專利名稱：端面泵浦綠光激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型激光器，特別是涉及一種端面泵浦綠光激光器。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)大部分商用的532nm激光器采用的是直線腔和側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然簡單，能夠獲得較大的激光輸出，但是由于這種腔型本身不對稱結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致激光不能以基模輸出，不能直接獲得光束質(zhì)量較好的激光輸出，并且由于熱透鏡效應(yīng)，激光輸出能量不穩(wěn)定。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)換率低，大部分泵浦能量轉(zhuǎn)換為熱能，散熱方式只能采用水冷，造成整體體積龐大，冷卻水的加入又為安全帶來了隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型采用一種新的結(jié)構(gòu)，在折疊諧振腔內(nèi)插入倍頻晶體，提供一種能夠獲得光束質(zhì)量好(近基模)、功率穩(wěn)定、能夠?qū)崿F(xiàn)空氣冷卻、波長為532nm的激光輸出的端面泵浦綠光激光器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是怎樣的激光器諧振腔采用V型折疊腔的結(jié)構(gòu)，激光晶體置于折疊腔直線臂、靠近拐角處，便于泵浦光泵浦激光晶體；倍頻晶體置于折疊腔另一臂、靠近輸出鏡處，便于基頻光在腔內(nèi)進(jìn)行倍頻產(chǎn)生倍頻光；采用折疊腔能夠使激光晶體處于對稱結(jié)構(gòu)的中心，熱透鏡效應(yīng)減少一半，而且能夠有效地拉長腔長，從而達(dá)到提高光束質(zhì)量、功率穩(wěn)定輸出的目的。通過耦合聚焦鏡，泵浦光在激光晶體內(nèi)部大小與此諧振腔的基模大小相同；耦合聚焦鏡采用可伸縮結(jié)構(gòu)，便于調(diào)節(jié)泵浦光束腰與基模位置重合，從而使得激光能量能夠集中在基模，光束質(zhì)量得到極大的改進(jìn)，能量也獲得了最大程度的利用。此結(jié)構(gòu)能夠獲得較高的光-光轉(zhuǎn)換效率，減少了熱量的產(chǎn)生，從而可以采用風(fēng)冷的結(jié)構(gòu)。具體技術(shù)實(shí)施方案如下激光器的諧振腔為V型折疊腔結(jié)構(gòu)，其光路為V型，角度小于21度，沿光軸由全反鏡、腔鏡和輸出鏡構(gòu)成；激光晶體位于靠近腔鏡的光軸上；倍頻晶體位于靠近輸出鏡的光軸上，在諧振腔內(nèi)震蕩的基頻光通過倍頻晶體，發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生倍頻光，倍頻光從輸出鏡輸出形成激光輸出；采用光纖泵浦；泵浦單元由光纖和耦合聚焦鏡構(gòu)成，泵浦光沿光軸通過耦合聚焦鏡聚焦從V型折疊腔拐角處腔鏡入射到激光晶體內(nèi)部；在腔內(nèi)光軸上插入主動(dòng)或被動(dòng)調(diào)Q器件實(shí)現(xiàn)激光的脈沖輸出；激光晶體可以是摻釹釩酸釔Nd:YV04晶體、摻釹釔鋁石榴石Nd: YAG晶體、摻釹釩酸釓Nd: GdV04晶體、摻鐿釔鋁石榴石Yb: YAG晶體、摻釹鋁酸釔Nd = YAP晶體、摻釹鎢酸鉀釓Nd = KGW晶體、摻釹氟化釔鋰Nd = YLF晶體等激光晶體；倍頻晶體可以是磷酸鈦氧鉀KTP、三硼酸鋰LB0、偏硼酸鋇BBO等非線性晶體。在上述技術(shù)方案中，所述的激光晶體位于靠近腔鏡的光軸上，即位于等效腔的結(jié)構(gòu)中心。在上述技術(shù)方案中，所述的泵浦耦合聚焦鏡采用3片兩組透鏡組合的結(jié)構(gòu)；第一組鏡片由第一透鏡和第二透鏡緊貼組成，將泵浦光進(jìn)行準(zhǔn)直；第二組鏡片只有第三透鏡，將準(zhǔn)直后的泵浦光聚焦。本實(shí)用新型的有益效果是輸出的532nm激光光束質(zhì)量好、功率穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)空氣冷卻，整體體積小巧，能夠應(yīng)用于工業(yè)加工、科研、醫(yī)療、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，適用于各種材料表面的激光標(biāo)記、材料表面或內(nèi)部雕刻、精細(xì)加工、切割、電子焊接、泵浦、激光定位、激光測距等各種場合。

圖I為本實(shí)用新型端面泵浦綠光激光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中 ，I、光軸，2、全反鏡，3、調(diào)Q晶體，4、基頻光，5、激光晶體，6、腔鏡，7、第三透鏡，8、第一透鏡，9、第二透鏡，10、耦合聚焦鏡，11、泵浦光，12、光纖，13、輸出鏡，14、倍頻晶體，15、倍頻光。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。本實(shí)用新型結(jié)合附圖1，對其技術(shù)方案詳細(xì)敘述如下全反鏡2、腔鏡6和輸出鏡13構(gòu)成了激光諧振腔；激光晶體5放置在靠近腔鏡6的光軸I上，位于等效腔的結(jié)構(gòu)中心；第三透鏡7、第一透鏡8、第二透鏡9組成耦合聚焦鏡10 ;泵浦光11經(jīng)過耦合聚焦系統(tǒng)10入射到激光晶體5內(nèi)部，產(chǎn)生基頻光4 ;調(diào)Q晶體3放置在光軸I上，產(chǎn)生脈沖激光；基頻光4在諧振腔內(nèi)振蕩，在倍頻晶體14發(fā)生非線性效應(yīng)，倍頻產(chǎn)生倍頻激光15，從輸出鏡13輸出；采用光纖12泵浦；泵浦單元由光纖12和耦合聚焦鏡10構(gòu)成，泵浦光11沿光軸I通過耦合聚焦鏡10聚焦從V型折疊腔拐角處腔鏡6入射到激光晶體5內(nèi)部；在腔內(nèi)光軸上插入主動(dòng)或被動(dòng)調(diào)Q器件3實(shí)現(xiàn)激光的脈沖輸出；激光晶體5可以是摻釹釩酸釔Nd: YV04晶體、摻釹釔鋁石榴石Nd: YAG晶體、摻釹釩酸釓Nd: GdV04晶體、摻鐿釔鋁石榴石Yb: YAG晶體、摻釹鋁酸釔Nd = YAP晶體、摻釹鎢酸鉀釓Nd = KGW晶體、摻釹氟化釔鋰Nd = YLF晶體等激光晶體；倍頻晶體14可以是磷酸鈦氧鉀KTP、三硼酸鋰LBO或偏硼酸鋇BBO非線性晶體。本實(shí)用新型是利用折疊腔型調(diào)節(jié)輸出鏡位置實(shí)現(xiàn)諧振腔關(guān)于激光晶體的對稱來減小熱透鏡效應(yīng)，同時(shí)利用耦合聚焦鏡調(diào)節(jié)泵浦光束腰大小和位置與諧振腔的基模相匹配，使得大部分泵浦能量運(yùn)轉(zhuǎn)于基模，從而獲得光束質(zhì)量好功率穩(wěn)定的激光輸出。激光在諧振腔內(nèi)振蕩的過程中，在光束橫截面上的光強(qiáng)形成各種不同形式的穩(wěn)定分布.在光束橫截面上的這種穩(wěn)定分布，稱為激光束的橫向模式，簡稱橫模，基橫模在激光光束的橫截面上各點(diǎn)的位相相同，光束質(zhì)量最好，簡稱基模。泵浦光打在晶體內(nèi)部，形成熱量在晶體內(nèi)的不均勻分布，折射率發(fā)生微小變化，晶體的光學(xué)特性等效于一個(gè)透鏡，稱之為熱透鏡。晶體在諧振腔內(nèi)可以等效于一個(gè)焦距為f的熱透鏡，熱透鏡f與泵浦光束腰《的平方成正比，即
TlKrCOzI
_ 3]PplXdnidT) l-exp(-a/)
，式中致熱功率Pph可表示為Pph=PinX (i-n)=PQXTQx (1-n)式中，P。為總泵浦功率，Pin為輸入晶體的泵浦功率，Ttl為耦合系統(tǒng)的透過率；n為激光器的總斜率效率，K。為熱導(dǎo)率，dn/dT是激光晶體折射率與溫度的變化率，I是晶體長度，a為晶體的吸收系數(shù)；為了減少熱透鏡，就必須增加泵浦光束腰大?。坏菍τ谝欢ǖ闹C振腔，基模在晶體上的大小《00是一定的，為了使激光能量集中在基模，就必須使得泵浦光束腰大小和基模大小滿足《 。，因此泵浦光在晶體內(nèi)部的束腰大小要盡可能的小于并且接近基模大小。對于大小和能量一定的泵浦，產(chǎn)生的熱透鏡f 大小也是一定的。根據(jù)透鏡的光學(xué)傳輸矩陣，折疊腔的熱透鏡傳輸矩陣為
權(quán)利要求1.一種端面泵浦綠光激光器，由諧振腔、激光晶體、倍頻晶體和泵浦單元構(gòu)成，其特征在于激光器的諧振腔為V型折疊腔結(jié)構(gòu)，其光路為V型，角度小于21度，沿光軸(I)由全反鏡(2 )、腔鏡(6 )和輸出鏡(13 )構(gòu)成；激光晶體(5 )位于靠近腔鏡(6 )的光軸(I)上；倍頻晶體(14)位于靠近輸出鏡(13)的光軸(I)上，在諧振腔內(nèi)振蕩的基頻光(4)通過倍頻晶體(14)，發(fā)生非線性效應(yīng)，產(chǎn)生倍頻光(15)，倍頻光(15)從輸出鏡(13)輸出形成激光輸出；采用光纖(12)泵浦；泵浦單元由光纖(12)和耦合聚焦鏡(10)構(gòu)成，泵浦光(11)沿光軸(I)通過耦合聚焦鏡(10)聚焦從V型折疊腔拐角處腔鏡(6)入射到激光晶體(5)內(nèi)部；在諧振腔內(nèi)光軸(I)上插入主動(dòng)或被動(dòng)調(diào)Q器件(3)實(shí)現(xiàn)激光的脈沖輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端面泵浦綠光激光器，其特征在于所述的激光晶體(5)位于靠近腔鏡的光軸(I)上，即位于等效腔的結(jié)構(gòu)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端面泵浦綠光激光器，其特征在于所述的泵浦耦合聚焦鏡 (10)采用3片兩組透鏡組合的結(jié)構(gòu)；第一組鏡片由第一透鏡(8)和第二透鏡(9)緊貼組成，將泵浦光(11)進(jìn)行準(zhǔn)直；第二組鏡片只有第三透鏡(7 )，將準(zhǔn)直后的泵浦光(11)聚焦。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端面泵浦綠光激光器，其特征在于所述腔鏡(6)鏡面法線與光軸(I)夾角為10度；即V型光路的角度為20度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種端面泵浦綠光激光器。所述的激光器包括諧振腔、耦合聚焦系統(tǒng)、泵浦單元、激光晶體、倍頻晶體和調(diào)Q器件，其特征是，所述諧振腔采用V型折疊光路結(jié)構(gòu)，諧振腔產(chǎn)生的基頻光通過腔內(nèi)的倍頻晶體倍頻產(chǎn)生了倍頻光輸出。本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)合理、構(gòu)思新穎、工藝規(guī)范、結(jié)構(gòu)緊湊、無污染、適宜工業(yè)化批量生產(chǎn)，可廣泛應(yīng)用于通信、通訊、精密電子等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01S3/08GK202586074SQ20122023443
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者王 鋒 申請人:武漢凌云光電科技有限責(zé)任公司