專利名稱：大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器，可廣泛應(yīng)用于大功率全固化激光器領(lǐng)域。
目前在半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器中，有縱向泵浦和橫向泵浦兩種方式縱向泵浦激光模式好，效率高；橫向泵浦激光模式差，效率低。但是大功率半導(dǎo)體激光泵浦時(shí)，縱向泵浦以其高能量密度在垂直于通光方向上形成了溫度梯度場(chǎng)，從而在激光晶體內(nèi)引起熱透鏡效應(yīng)，使得諧振腔由穩(wěn)定腔變?yōu)榉欠€(wěn)腔，不可能產(chǎn)生激光輸出。由于沒有有效的解決辦法，故大功率半導(dǎo)體激光泵浦多采用橫向泵浦，只有小功率半導(dǎo)體激光泵浦固體激光器時(shí)才采用縱向泵浦。以四鏡Z型折疊諧振腔為例，整個(gè)諧振腔按穩(wěn)定腔設(shè)計(jì)。當(dāng)小功率半導(dǎo)體激光泵浦時(shí)，諧振腔為穩(wěn)定腔，有激光輸出。當(dāng)泵浦功率較大時(shí)，在激光晶體3內(nèi)出現(xiàn)等效熱透鏡，諧振腔由穩(wěn)定腔變?yōu)榉欠€(wěn)腔，無激光輸出。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器即全固化激光器，能夠解決大功率半導(dǎo)體激光器縱向泵浦固體激光器時(shí)，由熱透鏡效應(yīng)引起的激光器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案見附圖1，包括有輸出泵浦激光的半導(dǎo)體激光器1，聚焦該激光的聚焦透鏡2，入射激光的激光晶體3，折疊鏡4和6，輸出鏡7，及以布儒斯特角放置的補(bǔ)償板5，其特征在于，在諧振腔內(nèi)激光晶體3與折疊鏡4之間加入了一個(gè)補(bǔ)償透鏡8。
并且本實(shí)用新型中采用了與在激光晶體3內(nèi)產(chǎn)生的熱透鏡間的距離近似等于二者的焦距之和的補(bǔ)償透鏡8。
本實(shí)用新型中補(bǔ)償透鏡的焦點(diǎn)近似與熱透鏡的焦點(diǎn)重合，補(bǔ)償透鏡補(bǔ)償了熱透鏡效應(yīng)，使得此時(shí)的諧振腔與無熱透鏡效應(yīng)時(shí)的諧振腔等效，可根本解決大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦時(shí)產(chǎn)生的熱透鏡效應(yīng)。
上述補(bǔ)償透鏡技術(shù)完全適合于其他各種類型的諧振腔。就是說，不管諧振腔的類型如何，也不管是什么種類的固體激光晶體，只要是大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦的固體激光器，就可以采用補(bǔ)償透鏡技術(shù)，使諧振腔由非穩(wěn)腔變成穩(wěn)定腔，徹底解決了大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器的問題，且方法簡單而有效。


圖1本實(shí)用新型的技術(shù)方案原理示意圖。
實(shí)施例按圖1所示原理，以四鏡Z型折疊諧振腔為例，半導(dǎo)體激光器1輸出激光波長808nm，功率10w，經(jīng)聚焦透鏡2聚焦后入射NdYAG激光晶體3。NdYAG晶體長5mm，直徑Ф4mm，一端鍍1.06μm高反、808nm高透膜，此為諧振腔全反鏡，另一端鍍808nm增透膜，晶體周圍經(jīng)銅套用水冷卻。凹面折疊鏡4和6的曲率半徑為100毫米，補(bǔ)償板5厚10毫米，輸出鏡7的透射率為8％，總腔長1.5米。用小功率半導(dǎo)體激光(小于1瓦)泵浦時(shí)，有1.06μm激光輸出。但半導(dǎo)體激光泵浦功率增加到大于5w時(shí)，由于NdYAG激晶體內(nèi)部泵浦光直徑僅0.2mm，功率密度較高，使垂直于光傳播方向上形成了溫度梯度場(chǎng)，引起熱透鏡效應(yīng)，諧振腔由穩(wěn)定腔變?yōu)榉欠€(wěn)腔，無激光輸出。加入補(bǔ)償透鏡8后，補(bǔ)償透鏡抵消了熱透鏡效應(yīng)，諧振腔又變回到穩(wěn)定腔。實(shí)驗(yàn)時(shí)，泵浦激光功率為10瓦時(shí)，輸出激光功率達(dá)1w，光一光轉(zhuǎn)換效率為10％。其中激光晶體3的入射面鍍有全反膜，作為諧振腔的全反鏡。折疊鏡4和6為凹面反射鏡，7為輸出鏡。補(bǔ)償板5以布儒斯特角放置，補(bǔ)償由凹面折疊鏡非軸向反射引起的象散，該補(bǔ)償透鏡技術(shù)完全適合于其他各種類型的諧振腔。
權(quán)利要求1.大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器，包括有輸出泵浦激光的半導(dǎo)體激光器(1)，聚焦該激光的聚焦透鏡(2)，入射激光的激光晶體(3)，折疊鏡(4)和(6)，輸出鏡(7)，及以布儒斯特角放置的補(bǔ)償板(5)，其特征在于，在諧振腔內(nèi)激光晶體(3)與折疊鏡(4)之間加入了一個(gè)補(bǔ)償透鏡(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器，其特征在于，采用了與在激光晶體(3)內(nèi)產(chǎn)生的熱透鏡間的距離近似等于二者的焦距之和的補(bǔ)償透鏡(8)。
專利摘要大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器,包括有半導(dǎo)體激光器,激光經(jīng)過的聚集透鏡,入射激光的激光晶體,折疊鏡,輸出鏡,以布儒斯特角放置的補(bǔ)償板,特征在于,在諧振腔內(nèi)激光晶體與折疊鏡之間加入一個(gè)補(bǔ)償透鏡。該補(bǔ)償透鏡與在激光晶體內(nèi)產(chǎn)生的熱透鏡間的距離近似等于二者的焦距之和。該技術(shù)完全適合于其他各種類型的諧振腔,使諧振腔由非穩(wěn)腔變成穩(wěn)定腔,解決了大功率半導(dǎo)體激光縱向泵浦固體激光器的問題,且方法簡單而有效。
文檔編號(hào)H01S3/08GK2482750SQ0122503
公開日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者李港, 陳檬, 陳瑩, 王瑞, 尹麗娜 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)