專利名稱：控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光二極管泵浦固體激光器，特別是控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器。
背景技術(shù)：
激光二極管固體激光器，主要由泵浦源激光二極管、耦合系統(tǒng)和諧振腔組成。諧振腔是激光器的核心部分，其中激光介質(zhì)是實(shí)現(xiàn)將泵浦能量轉(zhuǎn)化成激光能量的樞紐。泵浦源激光二極管對諧振腔內(nèi)的激光介質(zhì)作用，形成激光輸出的過程中，激光介質(zhì)會將部分能量轉(zhuǎn)化成熱能，產(chǎn)生熱效應(yīng)。激光介質(zhì)的熱效應(yīng)等同于在諧振腔內(nèi)增加了一個不可控的熱透鏡，往往造成激光輸出的不穩(wěn)定，影響光束質(zhì)量，降低泵浦光和輸出激光的轉(zhuǎn)換效率。特別是傳統(tǒng)的固體激光器，采用氙燈作為泵浦源，由激光介質(zhì)的側(cè)面照射，通過光反射裝置將泵浦源激光二極管輸出光能，匯聚到激光介質(zhì)上，在這種情況下往往要采用許多復(fù)雜的手段對熱效應(yīng)進(jìn)行抑制，例如在諧振腔中引入光學(xué)系統(tǒng)以抵消熱效應(yīng)的影響，它增加了激光系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，它結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)對諧振腔的穩(wěn)定控制，使激光器具有良好的激光振蕩模式，并使調(diào)Q狀態(tài)下獲得窄的激光脈沖寬度。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)一種控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，它至少包括激光二極管、耦合系統(tǒng)、激光諧振腔組成，其特征是所述的激光二極管泵浦源連接有光纖耦合器，在光纖耦合器輸出端和激光介質(zhì)的泵浦端面之間有光學(xué)耦合裝置，通過控制光學(xué)耦合裝置入射到激光諧振腔中的激光介質(zhì)的泵浦光的空間分布，使諧振腔穩(wěn)定。
所述的激光諧振腔是由諧振腔反射鏡3、激光介質(zhì)4、調(diào)Q開關(guān)5、諧振腔輸出鏡6依次排列構(gòu)成。
所述的激光諧振腔是由光學(xué)耦合裝置2的輸出端面和激光介質(zhì)4、調(diào)Q開關(guān)5、諧振腔輸出鏡6依次排列構(gòu)成。
所述的激光諧振腔是由光學(xué)耦合裝置2的輸出端面和激光介質(zhì)4、諧振腔輸出鏡6依次排列構(gòu)成。
由于泵浦光的這種分布實(shí)際上是在激光介質(zhì)中產(chǎn)生一個可控?zé)嵬哥R，通過調(diào)節(jié)光學(xué)裝置使諧振腔運(yùn)行于穩(wěn)定狀態(tài)，同時，利用泵浦光的小尺寸(接近振蕩光的半徑)限制諧振腔內(nèi)高階模的出現(xiàn)。當(dāng)激光器處于調(diào)Q狀態(tài)下時，介質(zhì)端面集中的泵浦光分布，有助于縮短脈沖的上升沿，縮短脈沖寬度。實(shí)現(xiàn)了利用熱效應(yīng)簡化腔結(jié)構(gòu)，改善振蕩模式，縮短脈沖寬度的目的。它和傳統(tǒng)激光對熱效應(yīng)的處理方法不同，本發(fā)明在充分研究了激光介質(zhì)內(nèi)熱效應(yīng)分布和泵浦能量空間分布的關(guān)系以后，通過恰當(dāng)?shù)谋闷止饪臻g分布所產(chǎn)生的激光介質(zhì)的熱效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)對穩(wěn)定諧振腔的控制，使得該激光器具有簡單的諧振腔結(jié)構(gòu)，良好的激光振蕩模式，調(diào)Q狀態(tài)下可以獲得窄的激光脈沖寬度。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的激光器其熱透鏡可控，它采用一個光纖耦合的激光二極管從端面縱向泵浦激光介質(zhì)。以它作為光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定諧振腔，其結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，高階模被有效抑制；調(diào)Q狀態(tài)下，可以有效縮短激光短脈沖寬度。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明核心部分的原理圖。
圖2是本發(fā)明第一個實(shí)施例的構(gòu)造圖。
圖3是本發(fā)明的第二個實(shí)施例的構(gòu)造圖。
圖4是光學(xué)耦合裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖中，1、激光二極管；2、耦合裝置；3、諧振腔反射鏡；4、激光介質(zhì)；5、調(diào)Q開關(guān)；6、諧振腔輸出鏡。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，它至少包括激光二極管1、耦合系統(tǒng)2、激光諧振腔組成，激光二極管1作為泵浦源連接在光纖耦合器上，光纖耦合激光二極管1通過光學(xué)耦合裝置2以一定的空間分布射入諧振腔中的激光介質(zhì)4，使激光介質(zhì)4產(chǎn)生一個恰當(dāng)?shù)臒嵬哥R，從而實(shí)現(xiàn)了對諧振腔內(nèi)激光振蕩的控制。激光諧振腔可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，圖1給出一種由諧振腔反射鏡3、激光介質(zhì)4、調(diào)Q開關(guān)5、諧振腔輸出鏡6依次排列構(gòu)成激光諧振腔。
圖2給出了是由光學(xué)耦合裝置2的輸出端面和激光介質(zhì)4、諧振腔輸出鏡6依次排列構(gòu)成的第二種激光諧振腔。在這里激光介質(zhì)4的泵浦端面是平面，鍍有對振蕩激光全反射的反射膜，同時鍍有對泵浦光全透的增透膜。激光輸出鏡也為平面輸出鏡，鍍對振蕩光有一定透過率的反射膜。這里泵浦端面和輸出鏡構(gòu)成平平諧振腔。當(dāng)光纖耦合激光二極管1通過光學(xué)耦合裝置2以徑向?qū)ΨQ的空間分布射入諧振腔中的激光介質(zhì)4，則在激光介質(zhì)中會產(chǎn)生一個恰當(dāng)?shù)臒嵬哥R，這個熱透鏡會將介穩(wěn)的平平腔變成一個穩(wěn)定腔，從而實(shí)現(xiàn)激光的穩(wěn)定振蕩。同寸，由于耦合系統(tǒng)可以將泵浦光尺寸集中于很小的范圍，當(dāng)這個范圍和振蕩光尺寸相近時，將有效抑制高階模的出現(xiàn)。
圖3給出了由光學(xué)耦合裝置2的輸出端面和激光介質(zhì)4、調(diào)Q開關(guān)5、諧振腔輸出鏡6依次排列構(gòu)成的第三種激光諧振腔。諧振腔中增加了一個調(diào)Q開關(guān)5，成為一個調(diào)Q的激光器。和圖1相同，激光介質(zhì)的泵浦端面是平面，鍍有對振蕩激光全反射的反射膜，同時鍍有對泵浦光全透的增透膜。激光輸出鏡也為平面輸出鏡，鍍對振蕩光有一定透過率的反射膜。當(dāng)光纖耦合激光二極管1通過光學(xué)耦合裝置2以一定的空間分布射入諧振腔中的激光介質(zhì)4，則在激光介質(zhì)中會產(chǎn)生一個恰當(dāng)?shù)臒嵬哥R，這個熱透鏡不但會將介穩(wěn)的平平腔變成一個穩(wěn)定腔，抑制高階模，而且由于泵浦光集中于較小的范圍，可以有效地縮短振蕩光脈沖的上升沿時間。從而，有效地縮短激光脈沖的寬度。
圖4給出了光學(xué)耦合裝置2的結(jié)構(gòu)，它由透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3構(gòu)成，分別在光軸上依次排開，進(jìn)行發(fā)散角和焦斑直徑的變換。這種耦合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)首先表現(xiàn)在在一定范圍內(nèi)可以自由地將一種發(fā)散角的光束轉(zhuǎn)變成另外一種發(fā)散角。
如假定透鏡L1和透鏡L3的焦距分別為f1和f3，對于傍軸光線，發(fā)散角a1和a3近似滿足下列關(guān)系a1/a3＝f3/f1因此，依照這種關(guān)系，可以將發(fā)散角a1的光束轉(zhuǎn)換成發(fā)散角為a3的光束。
光學(xué)耦合裝置2在將一種發(fā)散角的光束轉(zhuǎn)變成另外一種發(fā)散角的同時，實(shí)際上也是在將一種焦斑直徑變?yōu)榱硗庖环N焦斑直徑，對于傍軸光線，焦斑h(yuǎn)1和h3近似滿足下列關(guān)系h1/h3＝f1/f3這樣，我們可以根據(jù)需要選擇不同焦距和直徑的透鏡，來實(shí)現(xiàn)對耦合光的控制。為保證了整個系統(tǒng)的耦合效率，所述的透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3鍍有對泵浦光的全透膜。
權(quán)利要求
1.控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，它至少包括激光二極管、耦合系統(tǒng)、激光諧振腔組成，其特征是所述的激光二極管泵浦源連接有光纖耦合器，在光纖耦合器輸出端和激光介質(zhì)的泵浦端面之間有光學(xué)耦合裝置，通過控制光學(xué)耦合裝置入射到激光諧振腔中的激光介質(zhì)的泵浦光的空間分布，使諧振腔穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，其特征是所述的激光諧振腔是由諧振腔反射鏡(3)、激光介質(zhì)(4)、調(diào)Q開關(guān)(5)、諧振腔輸出鏡(6)依次排列構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，其特征是所述的激光諧振腔是由光學(xué)耦合裝置(2)的輸出端面和激光介質(zhì)(4)、調(diào)Q開關(guān)(5)、諧振腔輸出鏡(6)依次排列構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，其特征是所述的激光諧振腔是由光學(xué)耦合裝置(2)的輸出端面和激光介質(zhì)4、諧振腔輸出鏡(6)依次排列構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，其特征是所述的光學(xué)耦合裝置(2)的由透鏡(L1)、透鏡(L2)、透鏡(L3)構(gòu)成，分別在光軸上依次排開，進(jìn)行發(fā)散角和焦斑直徑的變換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，其特征是所述的透鏡(L1)、透鏡(L2)、透鏡(L3)鍍有對泵浦光的全透膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光二極管泵浦固體激光器，特別是控制泵浦光空間分布的窄脈寬二極管泵浦固體激光器，它至少包括激光二極管、耦合系統(tǒng)、激光諧振腔組成，其特征是所述的激光二極管泵浦源連接有光纖耦合器，在光纖耦合器輸出端和激光介質(zhì)的泵浦端面之間有光學(xué)耦合裝置，通過控制光學(xué)耦合裝置入射到激光諧振腔中的激光介質(zhì)的泵浦光的空間分布，使諧振腔穩(wěn)定。這種激光器其熱透鏡可控，它采用一個光纖耦合的激光二極管從端面縱向泵浦激光介質(zhì)。以它作為光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定諧振腔，其結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，高階模被有效抑制；調(diào)Q狀態(tài)下，可以有效縮短激光短脈沖寬度。
文檔編號H01S3/0941GK1707881SQ20041002623
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者王石語, 過振, 蔡德芳, 文建國 申請人:西安電子科技大學(xué)