專利名稱：采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器以及激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光器領(lǐng)域，涉及一種固體激光放大器以及基于該激光放大器所形成的激光器；尤其涉及一種采用光纖纏繞增益介質(zhì)導(dǎo)光進(jìn)行側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器以及基于該激光放大器所形成的激光器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器抽運(yùn)的固體激光器或放大器是目前應(yīng)用最廣泛的一類激光器/放大器。目前，這類激光器/放大器的增益介質(zhì)為摻雜了增益元素的晶體、玻璃或者陶瓷等固體材料，其形狀則有棒狀、塊狀、片狀等。激光器/放大器的抽運(yùn)方式則分為端面抽運(yùn)和側(cè)面抽運(yùn)。端面抽運(yùn)時(shí)，抽運(yùn)光通過(guò)的端面準(zhǔn)直聚焦進(jìn)入增益介質(zhì)內(nèi)部，增益區(qū)域的抽運(yùn)光能量分布容易控制的比較均勻，使得輸出激光的光束質(zhì)量較好，適合用于片狀或者長(zhǎng)度較短的棒狀和塊狀增益介質(zhì)；但該方式下，抽運(yùn)光需要采用準(zhǔn)直和聚焦光學(xué)系統(tǒng)，并且和激光在同一個(gè)光路上，需要加入分光的光學(xué)兀件將抽運(yùn)光和激光分開(kāi)，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，相對(duì)穩(wěn)定性較差。對(duì)于側(cè)面抽運(yùn)，抽運(yùn)光通過(guò)聚光裝置從側(cè)面穿過(guò)增益介質(zhì)內(nèi)部，并進(jìn)行多次反射以提高利用率，該抽運(yùn)方式對(duì)抽運(yùn)光的模式要求較低，不占用激光的光路，抽運(yùn)光和激光的光路是分開(kāi)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較高，但只適合用于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的棒狀或塊狀增益介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可簡(jiǎn)化激光器或放大器結(jié)構(gòu)以及可提高激光器或放大器整體穩(wěn)定性的固體激光放大器以及基于該放大器所形成的激光器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特殊之處在于所述采用 光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器包括增益介質(zhì)以及纏繞在增益介質(zhì)上的抽運(yùn)光傳輸光纖。上述增益介質(zhì)包括側(cè)面以及端面；所述抽運(yùn)光傳輸光纖緊密盤(pán)繞在增益介質(zhì)的側(cè)面。上述抽運(yùn)光傳輸光纖與增益介質(zhì)之間除接觸面外的部位采用固化膠粘接。上述增益介質(zhì)的側(cè)面以及端面是進(jìn)行光學(xué)拋光的。上述抽運(yùn)光傳輸光纖的折射率小于增益介質(zhì)的折射率。上述增益介質(zhì)的形狀是片狀、長(zhǎng)度較短的棒狀或長(zhǎng)度較短的塊狀。一種上述的固體激光放大器所形成的激光器，其特殊之處在于所述激光器包括抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器、激光器的腔鏡以及如上所述的固體激光放大器；所述抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器與固體激光放大器的抽運(yùn)光傳輸光纖相連；所述激光器的腔鏡設(shè)置在固體激光放大器的增益介質(zhì)的端面上。上述激光器的腔鏡包括全反射鏡以及輸出鏡；所述全反射鏡以及輸出鏡分別設(shè)置在增益介質(zhì)的兩端面上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供了一種端面抽運(yùn)的片狀或長(zhǎng)度較短的棒狀或塊狀增益介質(zhì)的固體激光器/放大器，解決了背景技術(shù)中片狀或長(zhǎng)度較短的棒狀或塊狀增益介質(zhì)只能采用端面抽運(yùn)的方式，具體而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I)采用光纖將抽運(yùn)光傳輸至增益介質(zhì)側(cè)面，并巧妙的利用光纖和增益介質(zhì)形成的柱面鏡將抽運(yùn)光一維準(zhǔn)直輸出至增益介質(zhì)內(nèi)部，抽運(yùn)光的傳輸過(guò)程中沒(méi)有任何機(jī)械裝置和復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了抽運(yùn)光的傳輸和吸收過(guò)程；2)裝置實(shí)現(xiàn)了片狀或長(zhǎng)度較短的棒狀和塊狀增益介質(zhì)的側(cè)面抽運(yùn)方式，簡(jiǎn)化了該類激光器/放大器的結(jié)構(gòu)，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明所提供的光纖側(cè)面抽運(yùn)固體激光器/放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是在傳輸光纖中抽運(yùn)光輸出方式的不意圖；其中1-全反射鏡；2_增益介質(zhì)；3_抽運(yùn)光傳輸光纖；4_輸出鏡；5_抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，固體激光放大器包括增益介質(zhì)2以及纏繞在增益介質(zhì)2上的抽運(yùn)光傳輸光纖3。增益介質(zhì)2包括側(cè)面以及端面；抽運(yùn)光傳輸光纖3緊密盤(pán)繞在增益介質(zhì)2的側(cè)面。抽運(yùn)光傳輸光纖3與增益介質(zhì)2之間除相接觸面外的部位采用固化膠粘接。增益介質(zhì)2的側(cè)面以及端面是進(jìn)行光學(xué)拋光的。抽運(yùn)光傳輸光纖3的折射率小于增益介質(zhì)2的折射率。增益介質(zhì)2的形狀是片狀、長(zhǎng)度較短的棒狀或長(zhǎng)度較短的塊狀。本發(fā)明在提供上述固體激光放大器的同時(shí)，還提供了一種基于上述固體激光放大器所形成的激光器，該激光器包括抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器5、激光器的腔鏡以及如上的固體激光放大器；抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器5與固體激光放大器的抽運(yùn)光傳輸光纖3相連；激光器的腔鏡設(shè)置在固體激光放大器的增益介質(zhì)2的端面上。激光器的腔鏡包括全反射鏡I以及輸出鏡4 ;全反射鏡I以及輸出鏡4分別設(shè)置在增益介質(zhì)2的兩端面上。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1，圖1中的附圖標(biāo)記I以及附圖標(biāo)記4為激光器的腔鏡，其中附圖標(biāo)記I為全反射鏡，對(duì)產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)具有較高的反射率，附圖標(biāo)記4為輸出鏡，對(duì)產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)部分反射部分透射，反射率根據(jù)具體的激光器參數(shù)來(lái)確定，此外，附圖標(biāo)記I和附圖標(biāo)記4也可以通過(guò)在增益介質(zhì)表面鍍膜來(lái)實(shí)現(xiàn)腔鏡的功能，這樣會(huì)使激光器結(jié)構(gòu)更加緊湊。當(dāng)不使用腔鏡全反射鏡I和輸出鏡4時(shí)，該結(jié)構(gòu)為一個(gè)放大器，可以對(duì)從端面輸入的激光信號(hào)進(jìn)行放大。附圖標(biāo)記2為增益介質(zhì)，形狀可以為片狀或長(zhǎng)度較短的棒狀和塊狀，但最適合的是長(zhǎng)度較短的棒狀，增益介質(zhì)的端面和側(cè)面都進(jìn)行光學(xué)拋光以減小激光和抽運(yùn)光的損耗。
附圖標(biāo)記3為抽運(yùn)光的傳輸光纖，該光纖沒(méi)有固體介質(zhì)的包層，采用空氣作為外包層，其材料可以是石英、玻璃或者塑料等，并且其折射率小于增益介質(zhì)的折射率；傳輸光纖3緊密盤(pán)繞在增益介質(zhì)2的側(cè)面，并用導(dǎo)熱系數(shù)較高的固化膠來(lái)粘接固定，以利于增益介質(zhì)的散熱，同時(shí)保證光纖和增益介質(zhì)的接觸面不能有膠沾染。由于傳輸光纖以空氣為包層，傳輸光纖的折射率大于空氣的折射率，因此在空氣中，抽運(yùn)光可以高效率低損耗的地傳輸。當(dāng)抽運(yùn)光傳輸?shù)絺鬏敼饫w3和增益介質(zhì)2盤(pán)繞的位置，如圖2所示，由于增益介質(zhì)的折射率大于傳輸光纖的折射率，抽運(yùn)光就會(huì)從兩者的接觸面上輸出進(jìn)入增益介質(zhì)2內(nèi)部；巧妙的是由于傳輸光纖是圓柱形的，接觸面為矩形，所以實(shí)際上在傳輸光纖上輸出抽運(yùn)光的部分為一個(gè)柱面鏡，其很自然的對(duì)抽運(yùn)光進(jìn)行了一維準(zhǔn)直，使得抽運(yùn)光的能量更加集中，有利于抽運(yùn)光的吸收和抽運(yùn)的均勻性。附圖標(biāo)記5為光纖輸出的抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器，其輸出波長(zhǎng)在增益介質(zhì)2的吸收譜范圍內(nèi)，輸出光纖的 參數(shù)和傳輸光纖3的參數(shù)匹配，通過(guò)光纖焊接的方式與傳輸光纖3連接起來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于所述采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器包括增益介質(zhì)以及纏繞在增益介質(zhì)上的抽運(yùn)光傳輸光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于所述增益介質(zhì)包括側(cè)面以及端面；所述抽運(yùn)光傳輸光纖緊密盤(pán)繞在增益介質(zhì)的側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于所述抽運(yùn)光傳輸光纖與增益介質(zhì)之間除相接觸面外的部位采用固化膠粘接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于 所述增益介質(zhì)的側(cè)面以及端面是進(jìn)行光學(xué)拋光的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于所述抽運(yùn)光傳輸光纖的折射率小于增益介質(zhì)的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器，其特征在于所述增益介質(zhì)的形狀是片狀、長(zhǎng)度較短的棒狀或長(zhǎng)度較短的塊狀。
7.一種基于權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器所形成的激光器，其特征在于所述激光器包括抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器、激光器的腔鏡以及如權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的固體激光放大器；所述抽運(yùn)半導(dǎo)體激光器與固體激光放大器的抽運(yùn)光傳輸光纖相連；所述激光器的腔鏡設(shè)置在固體激光放大器的增益介質(zhì)的端面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器所形成的激光器， 其特征在于所述激光器的腔鏡包括全反射鏡以及輸出鏡；所述全反射鏡以及輸出鏡分別設(shè)置在增益介質(zhì)的兩端面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固體激光放大器以及基于該激光放大器所形成的激光器；該采用光纖導(dǎo)光側(cè)面抽運(yùn)的固體激光放大器包括增益介質(zhì)以及纏繞在增益介質(zhì)上的抽運(yùn)光傳輸光纖。本發(fā)明提供了一種可簡(jiǎn)化激光器或放大器結(jié)構(gòu)以及可提高激光器或放大器整體穩(wěn)定性的固體激光放大器以及基于該放大器所形成的激光器。
文檔編號(hào)H01S3/091GK103050882SQ20121052458
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者高存孝, 薛彬, 朱少嵐, 楊直, 趙衛(wèi), 王屹山 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所