專利名稱：調(diào)q激光器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及激光領域，具體涉及一種調(diào)Q激光器。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的迅速發(fā)展，激光技術(shù)所應用的領域也越來越廣，從 軍用到民用，從科研到教學，從工業(yè)到農(nóng)副業(yè)等眾多領域。而與此同時， 在工程應用中，對激光器的可靠性、工程化、穩(wěn)定性的要求也越來越高。
現(xiàn)有直腔結(jié)構(gòu)的調(diào)Q倍頻激光器能夠獲得高功率輸出，但是由于在 腔內(nèi)的倍頻光不能完全輸出，導致回波到基頻激光晶體表面時，長時間 會造成基頻激光晶體端面膜層脫落，從而造成激光器的輸出不穩(wěn)定。目 前直腔結(jié)構(gòu)中避免損壞基頻激光晶體的方法主要是在激光諧振腔內(nèi)加 入一片對基頻光全透射和對倍頻光全發(fā)射的鏡片來實現(xiàn)，此種方法避免 基頻激光晶體損傷有幾點不足首先，該方案只能減弱或者延長激光晶 體在此種腔型結(jié)構(gòu)下的損傷，因為鏡片表面對于倍頻光的反射率不能達 到100%;其次，此種方法是以犧牲輸出倍頻光的光束質(zhì)量為代價的，例 如，倍頻光在反射到此鏡片上時，若想將反射的倍頻光完全都輸出到腔 外，那么要有非常精準的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，否則勢必會存在兩個光斑的現(xiàn)象， 會大大劣化光斑的質(zhì)量；再有，由于此鏡片A^頻光輸出的窗口，也是 倍頻激光的反射端，必然會考慮到此鏡片的散熱和抗損傷的性能，此鏡 片也同樣存在長時間的損傷問題，所以，長期的穩(wěn)定性也是難有保證。
另外，在申請?zhí)枮?00610105374. 5，名稱為"兩百瓦級準連續(xù)雙 棒串接內(nèi)腔倍頻高功率綠光激光器"的中國發(fā)明專利申請中公開了 一種 技術(shù)方案，該方案利用45°平面反射鏡作為輸出鏡，雖然改善了上述直 腔結(jié)構(gòu)中光束質(zhì)量變差的情況，但是這種做法的缺點還是會將腔內(nèi)產(chǎn)生 的倍頻光反射到激光工作物質(zhì)上，長時間破壞工作脈沖的穩(wěn)定。
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，人們就希望有 一種可實現(xiàn)在高功率腔內(nèi)倍頻 時能夠避免激光工作物質(zhì)受倍頻光回波損傷的調(diào)Q激光器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)Q激光器，尤其是高功率調(diào)Q激 光器的激光工作物質(zhì)容易因倍頻光回波(即反射)而受到損壞，不利于 工程穩(wěn)定性的缺點，從而提供一種簡單方便、便于工程化推廣，不易受 倍頻光回波損傷的調(diào)Q激光器。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供 一種激光器，其特征在于，包括 第 一光路組和第二光路組，所述第 一光路組包括順序的共軸放置的倍頻 晶體和第 一腔鏡，所述倍頻晶體朝向所述第二光路組的 一端帶有 一楔角
6;所述第二光路組包括順序的共軸放置的第二腔鏡、激光工作物質(zhì)， 還包括Q開關(guān)和用于泵浦所述激光工作物質(zhì)的泵浦源；所述第一光路組 和所述第二光路組的軸線之間具有一夾角，并且所述第二光路組與所述 楔角6位于所述第一光路組軸線的同一側(cè)；所述第一光路組和所述第 二光路組的設置保證沿所述第二光路組的軸線從所述激光工作物質(zhì)出 射的基頻激光入射至所述倍頻晶體的帶楔角一端端面，所述倍頻晶體接 收并倍頻所述基頻激光。
如上所述的激光器，所述倍頻晶體的楔角6滿足arccos (n。/ni) <6<90° ,其中n。為所述激光工作物質(zhì)所產(chǎn)生的基頻激光在空氣中的折 射率，ni為所述基頻激光在所述倍頻晶體中的折射率。
如上所述的激光器，所述倍頻晶體的楔角6滿足50°《6《60° 。
如上所述的激光器，所述第一光路組和所述第二光路組的光路軸線 之間的夾角為oc，其中，a=arcsin (n!/n。cos 6 ) +6-90° 。
如上所述的激光器，所述第 一腔鏡朝向所述倍頻晶體的 一側(cè)鍍基頻 激光和倍頻激光雙波長的高反膜；所述第二腔鏡朝向所述激光工作物質(zhì) 的一側(cè)鍍基頻激光波長的高反膜，所述倍頻晶體兩端面鍍基頻激光和倍 頻激光雙波長增透膜。
如上所述的激光器，所述泵浦源放在激光工作物質(zhì)的側(cè)壁處。
如上所述的激光器，所述第一腔鏡為第一平面反射鏡，所述第二腔 鏡為第二平面反射鏡。
如上所述的激光器，所述激光工作物質(zhì)為Nd:YAG晶體；所述倍頻 晶體為KTP晶體。
如上所述的激光器，所述基頻激光的波長為1064nm,所述倍頻激光的波長為532nm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于簡單方^f更；安裝調(diào)試容易； 便于工程化推廣；能夠避免激光工作物質(zhì)因倍頻光回波而受到損傷。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明實施例的激光器的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述 參照圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的調(diào)Q激光器包括第一光路組和第 二光路組。
第一光路組包括第一平面反射鏡1和倍頻晶體2，其中倍頻晶體2 朝向第二光路組的一端帶有一楔角。第二光路組包括激光工作物質(zhì)3、 Q開關(guān)4、第二平面反射鏡5和泵浦源6。如圖1所示，第二平面反射鏡 5、 Q開關(guān)4、激光工作物質(zhì)3、倍頻晶體2和第一平面反射鏡1從左至 右依次順序放置，第二平面反射鏡5和第一平面反射鏡1在光路上相對 設置構(gòu)成激光腔體的兩個腔鏡。并且，第一平面反射鏡l的法線(是指 其朝向激光腔體內(nèi)側(cè)的反射面的法線)與倍頻晶體2的軸線大體上共線， 構(gòu)成第一光路組的軸線(本文中稱這種結(jié)構(gòu)為共軸放置)；所述激光工 作物質(zhì)3的軸線、Q開關(guān)4的軸線和第二平面反射鏡5的法線(是指其 朝向激光腔體內(nèi)側(cè)的反射面的法線)大體共線，構(gòu)成第二光路組的軸線
(本文中稱這種結(jié)構(gòu)為共軸放置)。
本實施例中，第一平面反射鏡1朝向倍頻晶體2的一側(cè)鍍基頻激光
(1064nm)和倍頻激光(532nm)波長的高反膜。倍頻晶體2采用KTP 晶體，倍頻晶體2的楔角為6,其中arc cos (n。/n!) <6<90° (為了 使得從倍頻晶體2沿其軸線入射在帶楔角的端面的激光不會發(fā)生全反 射)，優(yōu)選地，50°《6《60° ;倍頻晶體2兩端面鍍基頻激光和倍頻 激光雙波長增透膜。激光工作物質(zhì)3采用Nd: YAG晶體；第二平面反射 鏡5朝向激光工作物質(zhì)3的一側(cè)鍍基頻激光波長(1064nm)高反膜；泵 浦源6發(fā)出的泵浦光波長為808nm。泵浦源6放在激光工作物質(zhì)3的側(cè) 壁處，用于從側(cè)面泵浦激光工作物質(zhì)3。當然，應該理解泵浦源6可以是泵浦燈或者是半導體激光器，另外，通過一些適應性調(diào)整其還可以從 端面泵浦。
第一光路組和第二光路組軸線之間的夾角為a。夾角a (所夾的
銳角)的大小要保證平行于激光工作物質(zhì)3的軸線(也即，第二光路
組的軸線，其垂直于第二平面反射鏡5 )從激光工作物質(zhì)3入射至倍頻
晶體2帶楔角6的端面的基頻激光在倍頻晶體內(nèi)的傳輸方向平行于倍
頻晶體的軸線(垂直于第一平面反射鏡1 )，也即平行于第一光路組的軸
線，然后垂直于另一個端面出射。參照圖1本領域普通技術(shù)人員應該清
楚，激光工作物質(zhì)3的軸線與倍頻晶體2帶楔角6的端面的法線方向
夾角為90° -6 + a，倍頻晶體2的軸線與其帶楔角6的端面的法線方
向夾角為90。 -6。根據(jù)折射定律我們可以知道
sin(90°-6> + a) — wt sin(90°-e) — "o
整理得到a=arc sin (n!/n。cos6 ) +6-90° 。其中n。為基頻激光 在空氣中的折射率，仏為基頻激光在倍頻晶體中的折射率。兩個光路組 之間的夾角oc的大小可以釆用手動操作或電動操作，或者借助于一些 滑動裝置來調(diào)節(jié)。應該理解，為了保證上述目的能夠?qū)崿F(xiàn)，第二光路組 與所述楔角6位于所述第一光路組軸線的同一側(cè)。
本實施例中的激光器產(chǎn)生激光的原理如下激光工作物質(zhì)3吸收泵 浦源6發(fā)出的泵浦光，使激光工作物質(zhì)3的上能級粒子數(shù)積累，達到產(chǎn) 生激光的泵浦闊值，Q開關(guān)4開啟，瞬間釋放能量，產(chǎn)生尖峰脈沖的準 連續(xù)的脈沖序列，從而產(chǎn)生高峰值功率的激光輸出。本實施例中激光器 出射的激光功率能達到10-15W。
具體的光路如下由受激熒光輻射產(chǎn)生的激光在激光腔體內(nèi)往返振 蕩，產(chǎn)生基頻激光。振蕩過程中，基頻激光在入射至帶有楔角的倍頻晶 體2時，沿平行于第一光路組的方向傳輸，在倍頻晶體2內(nèi)產(chǎn)生倍頻激 光(532nm)，所產(chǎn)生的倍頻激光和剩余的基頻激光垂直入射至第一平面 反射鏡1,經(jīng)過第一平面反射鏡1反射后，從倍頻晶體2的垂直端面(與 帶楔角的端面相對的端面)垂直入射到倍頻晶體2中，又有部分基頻激 光轉(zhuǎn)化為倍頻激光。由于倍頻激光的波長比基頻激光的波長短，所以其 在從倍頻晶體2的帶楔角的端面處出射時，偏轉(zhuǎn)角度比基頻激光大，從 而使所得的倍頻激光出射后偏離基頻激光振蕩方向并輸出到腔外(如圖l所示)，剩余基頻激光繼續(xù)參與振蕩并重復上述過程。
雖然上面參照Nd: YAG激光器對本發(fā)明實施例的細節(jié)進行了詳細描 述，但是應該理解，本發(fā)明還可以用于，例如采用其它晶體、氣體、染 料等作為工作物質(zhì)的具有倍頻光反饋現(xiàn)象的調(diào)Q激光器。另外，實施例
中的第 一平面反射鏡，第二平面反射鏡作為激光器的第 一腔鏡和第二腔 鏡，并非是指絕對意義上的平面反射鏡，根據(jù)具體應用需要其可以具有 適當?shù)谋砻媲?，或者采用其他形式。并且Q開關(guān)的位置可以根據(jù)需要 適當改變。而且對于一些應用，激光器的腔鏡可以通過鍍膜的方式在Q 開關(guān)或倍頻晶體等元件上實現(xiàn)，例如，上述實施例中，第一平面反射鏡 就可以通過在倍頻晶體的垂直端面上鍍基頻激光和倍頻激光雙波長的 高反膜來實現(xiàn)。a的角度選擇也可以在保證本發(fā)明目的的前提下適當改 變。
本實施例的利用簡單，穩(wěn)定可靠，利于工程化的推廣的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了 倍頻時倍頻光反射造成的激光工作物質(zhì)損傷的避免。可以很大程度上滿 足大功率的調(diào)Q激光器(輸出倍頻光)的穩(wěn)定性要求。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非 限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人 員應當理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本 發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當 中。
權(quán)利要求
1.一種激光器，其特征在于，包括第一光路組和第二光路組，所述第一光路組包括順序的共軸放置的倍頻晶體和第一腔鏡，所述倍頻晶體朝向所述第二光路組的一端帶有一楔角θ；所述第二光路組包括順序的共軸放置的第二腔鏡、激光工作物質(zhì)，還包括Q開關(guān)和用于泵浦所述激光工作物質(zhì)的泵浦源；所述第一光路組和所述第二光路組的軸線之間具有一夾角，并且所述第二光路組與所述楔角θ位于所述第一光路組軸線的同一側(cè)；所述第一光路組和所述第二光路組的設置保證沿所述第二光路組的軸線從所述激光工作物質(zhì)出射的基頻激光入射至所述倍頻晶體的帶楔角一端端面，所述倍頻晶體接收并倍頻所述基頻激光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述倍頻晶體的 楔角6滿足arccos (n。/ni) <6<90° ,其中n。為所述激光工 作物質(zhì)所產(chǎn)生的基頻激光在空氣中的折射率，m為所述基頻激 光在所述倍頻晶體中的折射率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，所述倍頻晶體的 楔角6滿足50° < 6《60° 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于，所述第一光路組 和所述第二光路組的光路軸線之間的夾角為oc,其中， a=arcsin ( n!/nocos 6 ) +6-900 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一腔鏡朝 向所述倍頻晶體的一側(cè)鍍基頻激光和倍頻激光雙波長的高反 膜；所述第二腔鏡朝向所述激光工作物質(zhì)的 一側(cè)貌基頻激光波 長的高反膜，所述倍頻晶體兩端面鍍基頻激光和倍頻激光雙波 長增透膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述泵浦源放在 激光工作物質(zhì)的側(cè)壁處。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第一腔鏡為第一平面反射鏡，所述第二腔鏡為第二平面反射鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光工作物 質(zhì)為Nd: YAG晶體；所述倍頻晶體為KTP晶體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器，其特征在于，所述基頻激光的 波長為1064nm,所述倍頻激光的波長為532nm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光器，包括第一光路組和第二光路組，第一光路組包括順序的共軸放置的倍頻晶體和第一腔鏡，倍頻晶體朝向第二光路組的一端帶有一楔角θ；第二光路組包括順序的共軸放置的第二腔鏡、激光工作物質(zhì)，還包括Q開關(guān)和用于泵浦激光工作物質(zhì)的泵浦源；第一光路組和第二光路組的軸線之間具有一夾角，并且第二光路組與楔角θ位于第一光路組軸線的同一側(cè)；第一光路組和第二光路組的設置保證沿第二光路組的軸線從激光工作物質(zhì)出射的基頻激光入射至倍頻晶體的帶楔角一端端面，倍頻晶體接收并倍頻基頻激光。根據(jù)本發(fā)明的激光器可避免腔內(nèi)倍頻時激光工作物質(zhì)因倍頻光反射而造成的損傷。
文檔編號H01S3/101GK101567516SQ20091008590
公開日2009年10月28日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者侯立群, 晶 張, 張國新, 樊仲維, 柘 毛, 王培峰, 芳 郭 申請人:北京國科世紀激光技術(shù)有限公司