專利名稱：一種被動調(diào)q集成固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體激光器，特別涉及一種抗失諧被動調(diào)Q集成固體激光器。
背景技術(shù)：
在許多激光應(yīng)用領(lǐng)域，不僅要求激光器具有較好的光束質(zhì)量，而且要求激光器有較強(qiáng)的抗失諧能力，并且為了滿足大批量的生產(chǎn)要求，還希望激光器的設(shè)計(jì)本身具有裝配方便、調(diào)試簡單等優(yōu)點(diǎn)。
為了使激光器具有較好的光束質(zhì)量，有較強(qiáng)的抗失諧能力，現(xiàn)有技術(shù)廣泛采用的方法是采用角錐棱鏡作為諧振腔的后反射腔鏡。圖1表示角錐棱鏡作為后反射腔鏡的示意圖，圖中理想情況下，角錐棱鏡的3個(gè)內(nèi)反光面互相垂直，在有效入射角內(nèi)的入射光線都可以嚴(yán)格地按平行于入射光線的相反方向反射回去。角錐棱鏡的反射光線與入射光線在位置上有一定平移，兩者關(guān)于棱鏡的頂點(diǎn)中心對稱。圖中Φ代表角錐棱鏡的通光直徑，h代表角錐棱鏡的高度，也就是頂點(diǎn)到通光底面的垂直距離。對于上述已有技術(shù)，可在下述文獻(xiàn)中見到文獻(xiàn)1“角錐棱鏡激光諧振腔的基本特性，強(qiáng)激光與粒子束，第16卷第8期，2004年8月”；文獻(xiàn)2“Cornercube prism Resonator with polarized outputNew configuration，SPIE Vol.5708(SPIE，Bellingham，WA，2005)”。
角錐棱鏡作為后反射腔鏡雖然具有抗失諧能力強(qiáng)、裝配方便、調(diào)試簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)槠渚哂腥龡l直角棱，在作為后腔鏡反射時(shí)會造成出射光斑分成明顯對稱的六瓣，并且由于直角棱的硬邊衍射損耗還造成出光能量的降低。而且，對角錐棱鏡的加工精度要求也相當(dāng)高，一般要求其反射角精度要在3秒以內(nèi)，這些都使得其應(yīng)用受到很大的限制。
現(xiàn)有技術(shù)的不足就需要一種改進(jìn)的抗失諧被動調(diào)Q集成固體激光器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗失諧、免調(diào)試、無硬邊衍射損耗、出光效率高的被動調(diào)Q激光器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案包括一種被動調(diào)Q集成固體激光器，如圖3所示，包括激光晶體3，其特征在于，該激光晶體3的一端為直角圓錐4，該直角圓錐4的錐角為90°，所述激光晶體3的另一端通過鍵合技術(shù)鍵合上被動調(diào)Q晶體2，在被動調(diào)Q晶體2的另一端面前方相對地設(shè)置一輸出鏡5，該輸出鏡5共光軸放置在被動調(diào)Q晶體2的一端，用于輸出激光。
在上述技術(shù)方案中，所述直角圓錐的頂點(diǎn)處于所述激光晶體3的中軸線上。
上述技術(shù)方案中，所述直角圓錐4的側(cè)表面為拋光表面，所述激光晶體3的側(cè)面加工成毛面。
在上述技術(shù)方案中，在被動調(diào)Q晶體2的朝向所述輸出鏡5的端面上鍍有一層增透膜。
在上述技術(shù)方案中，將所述輸出鏡5去掉，在被動調(diào)Q晶體2的朝向所述輸出鏡5的端面上鍍一層部分反射膜1代替該輸出鏡5，用于輸出激光。
在上述技術(shù)方案中，所述輸出鏡5為部分透射的平面鏡或凹透鏡或凸透鏡都可以。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1)本發(fā)明的激光器克服了失諧問題。
2)由于部分反射膜1直接鍍在被動調(diào)Q晶體2的外端面，和起全反鏡作用的直角圓錐與激光晶體棒本身是為一體的，所以不用調(diào)校光路，裝配簡單。
3)因?yàn)橹苯菆A錐不僅具有角錐棱鏡的倒像作用，而且由于它不象角錐棱鏡具有三條直角棱，所以出射的激光光斑不分瓣，所以出射的激光光束質(zhì)量好4)由于整個(gè)諧振腔、調(diào)Q晶體、激光晶體是一個(gè)整體，所以任何沖擊振動都不會造成諧振腔的失調(diào)或者導(dǎo)致調(diào)Q晶體位置的變化，所以本發(fā)明的集成固體激光器穩(wěn)定可靠。
5)由于整個(gè)謝振腔、調(diào)Q晶體、激光晶體是一個(gè)整體，中間不需要間隙，總長度基本取決于激光晶體棒的長度，所以容易實(shí)現(xiàn)激光器小型化。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)中角錐棱鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖2表示直角圓錐結(jié)構(gòu)示意圖；圖3表示本發(fā)明被動調(diào)Q集成固體激光器的一實(shí)施例的示意圖；圖4表示本發(fā)明被動調(diào)Q集成固體激光器的一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1參照圖3制作本發(fā)明的被動調(diào)Q集成固體激光器，包括激光晶體3，該激光晶體3的一端為直角圓錐4，該圓錐4的錐角為90°，被動調(diào)Q晶體2的右端面與激光晶體3鍵合在一起，在被動調(diào)Q晶體2的左端面鍍部分反射膜1，所述直角圓錐4的側(cè)表面為拋光表面，所述激光晶體3的側(cè)面加工成毛面。
直角圓錐4關(guān)于激光晶體3的中軸線是對稱的，其頂點(diǎn)處于所述激光晶體3的縱向中軸線上。
作為激光工作物質(zhì)的激光晶體3采用φ6×60mm的Nd:YAG晶體激光棒，其一端加工成直角圓錐，該圓錐的錐角為90°，并將圓錐的側(cè)表面拋光，激光棒的側(cè)面其他部分還是加工成毛面。激光棒的另一端通過現(xiàn)有的鍵合技術(shù)鍵合上被動調(diào)Q晶體2，鍵合的要求是無散射界面。被動調(diào)Q晶體2采用Cr:YAG，并在被動調(diào)Q晶體2的另一端端面根據(jù)出光的波長鍍部分反射膜1，部分反射膜1一般采用真空蒸鍍的介質(zhì)膜，鍍膜技術(shù)為已有技術(shù)，反射率根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。本實(shí)施例中該部分反射膜1的反射率R＝10％。由于部分反射膜1直接鍍在被動調(diào)Q晶體2的外端面，和起全反鏡作用的直角圓錐與激光晶體棒本身是為一體的，所以使得本發(fā)明不用調(diào)校光路，從而裝配簡單。整個(gè)謝振腔、調(diào)Q晶體、激光晶體是一個(gè)整體，中間不需要間隙，總長度基本取決于激光晶體棒的長度，所以容易實(shí)現(xiàn)激光器小型化，且任何沖擊振動都不會造成諧振腔的失調(diào)或者導(dǎo)致調(diào)Q晶體位置的變化，所以本發(fā)明的集成固體激光器穩(wěn)定可靠。
由于直角圓錐的反射面是個(gè)圓錐面，所以沒有硬邊衍射損耗。本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道，如圖2所示，經(jīng)過簡單的幾何推導(dǎo)得出，直角圓錐可實(shí)現(xiàn)入射光的平行反射，這不僅可以解決激光的裝配自鎮(zhèn)定、不失諧、免裝調(diào)、而且可以降低激光器對泵光在增益介質(zhì)中的均勻分布要求從而提高光束質(zhì)量。由于圓錐頂點(diǎn)衍射損耗的依然存在，可降低尤其是增益較高的脈沖激光器工作時(shí)激光束中心亮點(diǎn)的存在，避免激光晶體的可能損壞，從而提高整機(jī)壽命。由于直角圓錐不僅具有角錐棱鏡的倒像作用，而且由于它不象角錐棱鏡具有三條直角棱，所以出射的激光光斑不分瓣，所以出射的激光光束質(zhì)量好。
實(shí)施例2參照圖3制作本發(fā)明的被動調(diào)Q集成固體激光器，其中，作為激光工作物質(zhì)的激光晶體3采用Nd:YLF晶體。
其他同實(shí)施例1。
實(shí)施例3參照圖4制作本發(fā)明的被動調(diào)Q集成固體激光器，與實(shí)施例1不同的是在被動調(diào)Q晶體2上沒有鍍部分反射膜，而是鍍的增透膜，并且放置一輸出鏡5。這樣就可以根據(jù)泵浦功率、使用要求選擇更為合適的輸出鏡的曲率和透過率，從而更有效的提高基模體積，使光束質(zhì)量和出光能量更貼近實(shí)際使用要求，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是可以勝任的。比如，在氙燈泵浦的情況下，最大脈沖注入能量為40焦耳時(shí)，重復(fù)頻率10Hz時(shí)，激光晶體3采用Nd:YAG尺寸為Φ6×60mm，鍵合被動調(diào)Q晶體2采用Cr:YAG的初始透過率20％，該輸出鏡5放在激光棒3的左側(cè)10mm處，輸出鏡5選用平凸鏡，通過已有技術(shù)的鏡架固定；輸出鏡5的凸面曲率半徑為4米，凸面鍍1064nm反射率為10％，平面鍍1064nm增透膜，鏡片尺寸Φ10mm，厚度5mm。其他同實(shí)施例1。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)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(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)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(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種被動調(diào)Q集成固體激光器，包括激光晶體(3)，其特征在于，該激光晶體(3)的一端為一直角圓錐(4)，該直角圓錐(4)的錐角為90°，所述激光晶體(3)的另一端與一個(gè)被動調(diào)Q晶體(2)鍵合，在所述被動調(diào)Q晶體(2)的另一端前方相對地設(shè)置一輸出鏡(5)，該輸出鏡(5)共光軸放置在被動調(diào)Q晶體(2)的一端，用于輸出激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動調(diào)Q集成固體激光器，其特征在于，所述激光晶體(3)為圓柱形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動調(diào)Q集成固體激光器，其特征在于，所述直角圓錐的頂點(diǎn)處于所述激光晶體(3)的中軸線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一項(xiàng)所述被動調(diào)Q集成固體激光器，其特征在于，所述直角圓錐(4)的側(cè)表面為拋光表面，所述激光晶體(3)的側(cè)面加工成毛面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動調(diào)Q集成固體激光器，其特征在于，在被動調(diào)Q晶體(2)的朝向所述輸出鏡(5)的端面上有一層增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述被動調(diào)Q集成固體激光器，其特征在于，將所述輸出鏡(5)去掉，在所述被動調(diào)Q晶體(2)的朝向所述輸出鏡(5)的端面上有一層部分反射膜(1)代替該輸出鏡5，用于輸出激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述被動調(diào)Q集成固體激光器，其特征在于，所述輸出鏡5為部分透射的平面鏡或凹透鏡或凸透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗失諧被動調(diào)Q集成固體激光器。一種被動調(diào)Q集成固體激光器，包括激光晶體(3)，其特征在于，該激光晶體(3)的一端為直角圓錐(4)，該直角圓錐(4)的錐角為90°，所述激光晶體(3)的另一端通過鍵合技術(shù)鍵合上被動調(diào)Q晶體(2)，在被動調(diào)Q晶體(2)的另一端面前方相對地設(shè)置一輸出鏡(5)，該輸出鏡(5)共光軸放置在被動調(diào)Q晶體(2)的一端，用于輸出激光。本發(fā)明克服失諧問題，不用調(diào)校光路，裝配簡單，出射的激光光束質(zhì)量好，穩(wěn)定可靠，容易實(shí)現(xiàn)激光器小型化。
文檔編號H01S3/10GK101090192SQ20061008713
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者樊仲維, 崔建豐, 裴博 申請人:北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司