專利名稱：激光器棒腔一體化元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光器領(lǐng)域，更具體的說是一種棒腔一體化的激光器元件。
傳統(tǒng)的固體激光器的光學(xué)諧振腔主要由全反射鏡和部分反射鏡組成。通常，兩塊反射鏡與激光工作物質(zhì)是分離的，或者其中的一個反射鏡與激光工作物質(zhì)是分離的，在激光棒的一端鍍膜成為諧振腔的一個反射鏡面。
這樣的激光器在工作時，需要進(jìn)行諧振腔的調(diào)整。由于諧振腔反射鏡的調(diào)整平行度要求很高，通常在秒級，調(diào)整時需要有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)知識。諧振腔的調(diào)整不當(dāng)將嚴(yán)重影響激光器的工作特性。同時因元件的分離，系統(tǒng)抗機(jī)械結(jié)構(gòu)變形和機(jī)械振動的能力較差，使激光器的廣泛應(yīng)用受到了一定限制。
本實用新型的技術(shù)方案激光器棒腔一體化元件，其特征在于摻激光激活離子的激光晶體一端或兩端通過高溫鍵合上未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體，形成兩個端帽，端帽端面鍍反射膜。
摻激光激活離子的激光晶體與不摻激光激活離子的激光晶體鍵合面，首先經(jīng)光學(xué)測量加工，使其晶體結(jié)構(gòu)性能一致，面形符合鍵合要求，再經(jīng)過高溫鍵合處理，熔為一體。
端帽可以是平端帽、弧形端帽、平面端帽、凸凹面端帽、具有一定角度的端帽，以及一切滿足激光器諧振條件的形狀端帽。
左端帽端面鍍對激光器本身發(fā)射激光L全反射膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右兩端帽端面形成諧振腔后腔鏡和前腔鏡。
左端帽端面鍍對激光器本身發(fā)射激光L全反射、對泵浦光P增透膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右端帽端面形成諧振腔后腔鏡和前腔鏡。
摻激光激活離子的激光晶體和未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體可以是Nd∶YAG和未摻雜YAG，Yb∶YAG和未摻雜YAG，Nd∶GdVO4和未摻雜GdVO4，Yb∶GdVO4和未摻雜GdVO4等一切摻激活離子的基質(zhì)晶體和未摻激活離子的同基質(zhì)晶體鍵合所形成的棒腔一體化元件。
采用高溫鍵合技術(shù)，把摻激光激活離子的激光晶體和同基質(zhì)的未摻激光激活離子的激光晶體的結(jié)構(gòu)相同的兩個晶面，經(jīng)光學(xué)加工，面形符合鍵合要求，實現(xiàn)光學(xué)膠合后，再經(jīng)過一系列高溫處理，實現(xiàn)摻激光激活離子的激光晶體和同基質(zhì)的未摻激光激活離子的激光晶體的高溫鍵合。鍵合后的晶體為均勻過渡的統(tǒng)一晶體，無界面、不改變晶體原來的光學(xué)性能，且鍵合后的晶體可經(jīng)受通常的光學(xué)與機(jī)械加工。
因為特殊構(gòu)型激光棒的兩端溫升小，在實現(xiàn)激光器運(yùn)轉(zhuǎn)時使兩端面反射膜能保持穩(wěn)定。在制作激光器時，根據(jù)激光器性能的要求，設(shè)計出摻雜激光棒的長度、形狀，再根據(jù)諧振腔長度要求，定出未摻雜端帽區(qū)域長度、形狀，加工端帽兩端面，使其滿足激光器諧振條件的要求，然后在兩端帽端面鍍特定的反射膜，即可使兩端面成為諧振腔的后腔鏡和前腔鏡。從而把諧振腔和激光工作物質(zhì)固化在一起，實現(xiàn)棒腔一體化。
根據(jù)鍍膜的不同要求，分別可以制作側(cè)向泵浦的棒腔一體化激光器元件、端面泵浦的棒腔一體化激光器元件。
本實用新型的優(yōu)點(1)激光諧振腔免調(diào)整，因為腔鏡和激光工作物質(zhì)已經(jīng)固化為一體，故無需調(diào)整。
(2)強(qiáng)的抗機(jī)械振動能力，由于諧振腔固化為一體，因此腔體形狀不會因機(jī)械振動發(fā)生變化。
(3)強(qiáng)的抗機(jī)械結(jié)構(gòu)熱變能力，由于不需要調(diào)整架，避免了環(huán)境溫升帶來的機(jī)械調(diào)整架的變形影響。
(4)強(qiáng)的抗空氣擾動能力，因為腔中沒有空氣，故空氣對諧振腔沒有擾動。
(5)由于散熱能力強(qiáng)，棒腔一體化的諧振腔基本上不產(chǎn)生熱畸變，從而提高了激光光束的質(zhì)量和光束的穩(wěn)定性。
(6)體積小，因為省去了調(diào)整架等許多機(jī)械構(gòu)件，大大地縮小了體積。
(7)可以真正地實現(xiàn)固體激光器的全固化，采用棒腔一體化元件的激光器是新一代固體激光器。如果以LD激光為泵浦光源，則是新一代的全固化激光器。
(8)有利于激光棒的冷卻，因為有了未摻雜的端帽，激光棒兩端的支撐部件便可置于激光棒頂端，從而可使激光棒的摻雜增益區(qū)域完全置于冷卻系統(tǒng)中，實現(xiàn)對激光棒工作區(qū)域的完全冷卻。
(9)因為未摻雜區(qū)域?qū)Ρ闷止夂捅旧淼募す獠划a(chǎn)生吸收或吸收非常小，所以在激光棒兩端的溫升很小，有利于保護(hù)激光棒兩端面的反射膜。這有利于棒腔一體化的實現(xiàn)。
1、本實用新型包括有摻激光激活離子的激光棒1，其晶體為Nd∶YAG或Yb∶YAG，激光棒1兩端分別有通過高溫鍵合上未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體YAG棒2、3，形成兩個端帽，端帽端面經(jīng)光學(xué)加工后再鍍膜。端帽A端面鍍對激光器本身發(fā)射激光L全反射、對泵浦光P增透膜，端帽B端鍍對L光部分反射的膜，A、B兩端帽端面形成諧振腔后腔鏡和前腔鏡。
2、本實用新型包括有摻激光激活離子的激光棒1，其晶體為Nd∶GdVO4或Yb∶GdVO4，激光棒1兩端分別有通過高溫鍵合上未摻雜的同基質(zhì)晶體GdVO4棒2、3，形成二個端帽，端帽端面經(jīng)光學(xué)加工后再鍍膜。左端帽A端鍍對激光器本身發(fā)射激光L全反射膜，在右端帽B端鍍對L光部分反射的膜，左、右兩端面形成諧振腔后腔鏡和前腔鏡。
權(quán)利要求1.激光器棒腔一體化元件，其特征在于摻激光激活離子的激光晶體一端或兩端通過高溫鍵合上未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體，形成兩個端帽，端帽端面鍍反射膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器棒腔一體化元件，其特征在于摻激光激活離子的激光晶體與不摻激光激活離子的激光晶體鍵合面，首先經(jīng)光學(xué)測量加工，使其晶體結(jié)構(gòu)性能一致，面形符合鍵合要求，再經(jīng)過高溫鍵合處理，熔為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器棒腔一體化元件，其特征在于端帽可以是平端帽、弧形端帽、平面端帽、凸凹面端帽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器棒腔一體化元件，其特征在于左端帽端面鍍對激光器本身發(fā)射激光L全反射膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右兩端帽端面形成諧振腔后腔鏡和前腔鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器棒腔一體化元件，其特征在于左端帽端面鍍對激光器本身發(fā)射激光L全反射、對泵浦光P增透膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右端帽端面形成諧振腔后腔鏡和前腔鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棒腔一體化激光器元件，其特征在于摻激光激活離子的激光晶體和未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體可以是Nd∶YAG和未摻雜YAG，Yb∶YAG和未摻雜YAG，Nd∶GdVO4和未摻雜GdVO4，Yb∶GdVO4和未摻雜GdVO4。
專利摘要本實用新型公開了棒腔一體化激光器元件，在摻激光激活離子的激光晶體兩端分別有通過高溫鍵合上未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體，形成兩個端帽，構(gòu)成特殊構(gòu)型的激光棒。端帽形狀根據(jù)激光器諧振條件的要求有不同形狀，端帽端面再鍍膜。摻激光激活離子的激光晶體和未摻激光激活離子的同基質(zhì)晶體可以是NdYAG和未摻雜YAG，YbYAG和未摻雜YAG，NdGdVO
文檔編號H01S3/00GK2555566SQ0226297
公開日2003年6月11日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者殷紹唐, 王愛華, 張慶禮, 肖敬忠, 陳長水, 黃朝紅, 仇懷利, 黃明偉 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所