專利名稱：主動控制的被動調(diào)q二極管泵浦固體激光器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種調(diào)Q激光二極管泵浦固體激光器，特別是主動控 制的被動調(diào)Q二極管泵浦固體激光器。
背景技術(shù)：
調(diào)Q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)、 諧振腔和Q開關組成。諧振腔是激光器的核心部分，其中激光介質(zhì)是實現(xiàn) 將泵浦能量轉(zhuǎn)化成激光能量的樞紐。泵浦源激光二極管發(fā)射泵浦光，經(jīng)過 耦合系統(tǒng)作用于諧振腔內(nèi)的激光介質(zhì)，產(chǎn)生激光振蕩所需要的粒子數(shù)反 轉(zhuǎn)。調(diào)Q開關控制激光介質(zhì)內(nèi)能量的儲存和釋放，實現(xiàn)激光器的脈沖工作 方式。
調(diào)Q開關的基本工作原理，通常是利用聲光衍射，電光衍射、或某些 介質(zhì)的可飽和吸收等方式實現(xiàn)諧振腔腔內(nèi)損耗大小的變化。當腔內(nèi)損耗比 較大的時候，振蕩光不能起振，激光器沒有激光輸出，泵浦光導致激光介 質(zhì)上能級粒子數(shù)積累，實現(xiàn)能量儲存。當腔內(nèi)損耗比較小時，由于閾值降 低，振蕩光可迅速起振，激光介質(zhì)中的上能級粒子短時間內(nèi)集中受激躍遷， 儲存的能量迅速釋放，形成激光脈沖而輸出。以上所述幾種控制腔內(nèi)損耗 變化的方式，分別稱為聲光Q，電光Q和被動Q。在已知的調(diào)Q方式中，被動 調(diào)Q是已知的結(jié)構(gòu)比較簡單的調(diào)Q方式。
但是被動調(diào)Q開光激光脈沖的輸出通常不能夠通過電路主動地進行控 制。這限制了其在某些需要與其他系統(tǒng)同步或需要主動控制脈沖輸出的場 合的應用。
對于現(xiàn)有的通過聲光衍射或電光衍射實現(xiàn)主動調(diào)Q制作的二極管泵浦 固體激光器，由于存在復雜的電結(jié)構(gòu)和不容易實現(xiàn)高頻調(diào)制，限制了激光 器性能的提高。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種主動控制的被動調(diào)Q二極管泵浦固體激 光器，它的工藝簡單、可靠性高、容易實現(xiàn)高頻調(diào)制。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光器，它包括激光二極管泵浦源1、激光諧振腔，激光 諧振腔內(nèi)固定有激光介質(zhì)4、被動調(diào)Q開關5，其特征是激光諧振腔外 側(cè)有可控開關的輔助光源8，可控開關的輔助光源8輸出光經(jīng)輔助光反射 鏡7與被動調(diào)Q開關飽和吸收介質(zhì)光連接。所述的輔助光源8是激光二極管。所述的輔助光源8的輸出光波波長是被動調(diào)Q開關5的飽和吸收波長。 所述的飽和吸收波長范圍與輸出激光的波長范圍一致。 所述的激光諧振腔至少包括諧振腔反射鏡3、激光介質(zhì)4、被動調(diào)Q開關5、諧振腔輸出鏡6，諧振腔反射鏡3，激光介質(zhì)4、被動調(diào)Q開關5、諧振腔輸出鏡6依次沿光軸排例。所述的輔助光源8是經(jīng)過諧振腔外側(cè)的輔助光反射鏡7的反射照射到 被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)上。所述的輔助光源8是經(jīng)諧振腔內(nèi)側(cè)的輔助光反射鏡7的反射照射到被 動調(diào)Q開關5的介質(zhì)上。所述的激光介質(zhì)4在泵浦光端面一側(cè)有光學反射鍍膜構(gòu)成諧振腔反射 鏡3。所述的被動調(diào)Q開關5右端面有光學鍍膜構(gòu)成諧振腔輸出鏡6。 本實用新型的特點是端面泵浦結(jié)構(gòu)通常有光纖耦合方式和非光纖耦 合方式。光纖耦合方式連接有光纖耦合器，泵浦光由光纖耦合器輸出端輸 出。無論哪種泵浦方式，激光介質(zhì)的泵浦源間均可以有光學耦合裝置，光 學耦合裝置可以控制或改善入射到激光介質(zhì)的泵浦光的空間分布。本實用新型的有益效果是，采用本實用新型的被動調(diào)Q激光器，其調(diào) Q過程可以主動進行控制， 一方面提高了被動調(diào)Q激光輸出的穩(wěn)定性，另 一方面拓寬其應用的范圍，可以用于光脈沖輸出需要同其他設備同步的激 光應用場合。因此本實用新型可以作為主動調(diào)Q激光器進行應用，與聲光 調(diào)Q開關和電光調(diào)Q過程相比較，本實用新型不需要復雜的電結(jié)構(gòu)，很容 易實現(xiàn)高頻調(diào)制。

下面結(jié)合實施例附圖對本實用新型做進一步說明。 圖l是本實用新型的原理圖，也是實施例l的構(gòu)造圖。 圖2是本實用新型實施例2的構(gòu)造圖。圖3是本實用新型實施例3的構(gòu)造圖。 圖4是本實用新型實施例4的構(gòu)造圖。 圖5是本實用新型實施例5的構(gòu)造圖。圖中1、激光二極管泵浦源；2、光學耦合單元；3、諧振腔反射鏡; 4、激光介質(zhì)；5、被動調(diào)Q開關；6、諧振腔輸出鏡；7、輔助光反射鏡；8、輔助光源。
具體實施方式
如圖1所示，它包括激光二極管泵浦源l、激光諧振腔，激光諧振腔內(nèi)固定有激光介質(zhì)4、被動調(diào)Q開關5，激光諧振腔外惻有可控開關的輔助光 源8，可控開關的輔助光源8輸出光經(jīng)輔助光反射鏡7與被動調(diào)Q開關飽和吸 收介質(zhì)光連接。激光二極管泵浦源1通過光學耦合單元2以一定的空間分 布，將泵浦光射入諧振腔中的激光介質(zhì)4上，對激光介質(zhì)4進行泵浦。諧振 腔由諧振腔反射鏡3和諧振腔輸出鏡6構(gòu)成，激光介質(zhì)4在諧振腔反射鏡3— 側(cè)；被動調(diào)Q開關5在諧振腔輸出鏡6—側(cè)。整體諧振腔光同軸。諧振腔輸 出鏡6外側(cè)的輔助光源8以光脈沖方式輸出輔助光，當輔助光源8在開啟狀 態(tài)時，光脈沖經(jīng)諧振腔外的輔助光反射鏡7的反射照射到被動調(diào)Q開關5 (飽 和吸收介質(zhì))的介質(zhì)上，迅速對被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)產(chǎn)生作用，使之漂白， 改變腔內(nèi)光的損耗，使被動調(diào)Q開關5打開，激光諧振腔處于輸出激光狀態(tài)。 而當輔助光源8在關閉狀態(tài)時，被動調(diào)Q開關5沒有被漂白，被動調(diào)Q開關5 關閉，諧振腔光損耗較大，這時激光諧振腔將處于關斷狀態(tài)。需要說明的 是輔助光源8輸出波長范圍需覆蓋被動調(diào)Q開關5中的飽和吸收介質(zhì)的漂白 波長。圖1給出的結(jié)構(gòu)與和傳統(tǒng)激光被動調(diào)Q方法不同，它考慮了激光在飽 和吸收晶體內(nèi)的吸收系數(shù)隨晶體吸收光子數(shù)的增加而降低的特點，利用輔 助光控制被動調(diào)Q介質(zhì)內(nèi)激光的損耗。當需要關閉被動調(diào)Q開關5時，關 掉輔助光源8，此時腔內(nèi)損耗比較大，激光介質(zhì)內(nèi)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)得到積累。 而需要打開被動調(diào)Q開關5時，則開啟輔助光源8，對被動調(diào)Q介質(zhì)進行照 射，降低腔內(nèi)損耗時，此時可以輸出激光脈沖。由于輔助光源8的打開和 關閉可以主動控制，因此，這種調(diào)Q便具有了主動調(diào)Q過程的特點。同樣在圖1中，激光諧振腔包括諧振腔反射鏡3、激光介質(zhì)4、被動調(diào)Q 開關5、諧振腔輸出鏡6，諧振腔反射鏡3，激光介質(zhì)4、被動調(diào)Q開關5、諧振腔輸出鏡6依次沿光軸排例。
圖2給出另一個實施例，它與圖l的不同之處在于，諧振腔輸出鏡6內(nèi) 側(cè)放入了輔助光反射鏡7，輔助光源8發(fā)射輔助光經(jīng)諧振腔內(nèi)的輔助光反射 鏡7反射照射到被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)上，其工作方式與圖l完全相同。
在圖3中，激光介質(zhì)4泵浦光端面一側(cè)鍍光學反射膜構(gòu)成諧振腔反射鏡 3，省去了圖1和圖2中的諧振腔反射鏡3。它與圖1一樣將輔助光反射鏡7放 在諧振腔輸出鏡6外側(cè)。諧振腔輸出鏡6外側(cè)的輔助光源8發(fā)射輔助光，經(jīng) 諧振腔外的輔助光反射鏡7的反射照射到被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)上，以控制 被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)對泵浦光的吸收，漂白被動調(diào)Q開關5中介質(zhì)，改變腔 內(nèi)光的損耗。這種結(jié)構(gòu)可減小整激光器的體積和成本。
在圖4中，與圖3不同的是被動調(diào)Q開關介質(zhì)5右端面鍍光學膜構(gòu)成諧振 腔輸出鏡6，省去了圖1和圖2中的諧振腔輸出鏡6。輔助光反射鏡7放在激 光介質(zhì)4右端面外側(cè)，輔助光源8發(fā)射輔助光，經(jīng)激光介質(zhì)4右端面外側(cè)的 輔助光反射鏡7照射到被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)上，控制被動調(diào)Q開關5的介質(zhì) 對振蕩光的吸收，漂白被動調(diào)Q開關5中介質(zhì)，改變腔內(nèi)光的損耗。這種結(jié) 構(gòu)可減小激光器的體積和成本。
圖5給出了一個將光學耦合單元2省去的實施方案。其它的結(jié)構(gòu)與圖l 相同。
本實用新型通過提出多種方案，是要說明無論是諧振腔是何種形式， 只要利用輔助光源8控制被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)內(nèi)激光的損耗；當需要關 閉被動調(diào)Q開關5時，關掉輔助光源8，此時激光諧振腔內(nèi)損耗比較大， 激光介質(zhì)內(nèi)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)得到積累；而需要打開被動調(diào)Q開關5時，則開 啟輔助光源8，對被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)進行照射，降低激光諧振腔內(nèi)損 耗時，激光諧振腔滿足激光輸出脈沖條件有激光輸出。這種通過對輔助光 源8的控制實現(xiàn)可控的同步光脈沖輸出，為被動調(diào)Q二極管泵浦固體激光 器的應用帶來了新的前景。因為輔助光源8的開與關調(diào)制頻率很高，只要 被動調(diào)Q開關5的介質(zhì)對泵浦光的吸收時間可以很快，主動調(diào)Q激光器脈 沖輸出頻率就能多快。
權(quán)利要求1、主動控制的被動調(diào)Q二極管泵浦固體激光器，它包括激光二極管泵浦源(1)、激光諧振腔，激光諧振腔內(nèi)固定有激光介質(zhì)(4)、被動調(diào)Q開關(5)，其特征是激光諧振腔外側(cè)有可控開關的輔助光源(8)，可控開關的輔助光源(8)輸出光經(jīng)輔助光反射鏡(7)與被動調(diào)Q開關(5)飽和吸收介質(zhì)光連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光 器，其特征是所述的輔助光源(8)是激光二極管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光 器，其特征是所述的輔助光源(8)的輸出光波波長是被動調(diào)Q開關(5) 的飽和吸收波長。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動控制的被動調(diào)Q二極管泵浦固體激光器， 其特征是所述的飽和吸收波長范圍與輸出激光的波長范圍一致。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動控制的被動調(diào)Q二極管泵浦固體激光器， 其特征是所述的激光諧振腔至少包括諧振腔反射鏡(3)、激光介質(zhì)(4)、 被動調(diào)Q開關(5)、諧振腔輸出鏡(6)，諧振腔反射鏡(3)、激光介質(zhì)(4)、 被動調(diào)Q開關(5)、諧振腔輸出鏡(6)依次沿光軸排例。
6、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光器， 其特征是所述的輔助光源(8)是經(jīng)過諧振腔外側(cè)的輔助光反射鏡(7) 反射照射到被動調(diào)Q開關(5)的介質(zhì)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光器， 其特征是所述的輔助光源(8)是經(jīng)諧振腔內(nèi)側(cè)的輔助光反射鏡(7)反 射照射到被動調(diào)Q開關(5)的介質(zhì)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光器， 其特征是所述的激光介質(zhì)(4)泵浦光端面一側(cè)，有光學反射鍍膜構(gòu)成 諧振腔反射鏡(3)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的主動控制的被動調(diào)Q 二極管泵浦固體激光器， 其特征是所述的被動調(diào)Q開關(5)右端面有光學鍍膜構(gòu)成諧振腔輸出 鏡(6)。
專利摘要本實用新型涉及一種調(diào)Q激光二極管泵浦固體激光器，特別是主動控制的被動調(diào)Q二極管泵浦固體激光器，它包括激光二極管泵浦源(1)、激光諧振腔，激光諧振腔內(nèi)固定有激光介質(zhì)(4)、被動調(diào)Q開關(5)，其特征是激光諧振腔外側(cè)有可控開關的輔助光源(8)，可控開關的輔助光源(8)輸出光經(jīng)輔助光反射鏡(7)與被動調(diào)Q開關(5)飽和吸收介質(zhì)光連接。它的工藝簡單、可靠性高、容易實現(xiàn)高頻調(diào)制。
文檔編號H01S3/00GK201130815SQ20072012607
公開日2008年10月8日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者文建國, 李兵斌, 王石語, 蔡德芳, 振 過 申請人:西安電子科技大學