專利名稱：雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于固體激光器件領(lǐng)域，具體涉及一種雙棱鏡環(huán)型腔側(cè) 面泵浦板條固體激光器，采用兩個三角形棱鏡構(gòu)成一個四程環(huán)型腔的雙 側(cè)面泵浦板條固體激光器。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)80年代后期，隨著激光二極管技術(shù)的重大突破，固體激光 器得到強勁的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷地擴展。其中最為重要的是用激光 二極管或激光二極管陣列泵浦固體激光器技術(shù)。這是一種高效率、長壽 命、光束質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊、小型化的新型固體激光器。目前在空間通 訊、光纖通信、大氣研究、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療器械、光學(xué)圖象處理、激光 打印機等高科技領(lǐng)域有著獨具特色的應(yīng)用前景。與棒狀增益介質(zhì)相比，板條增益介質(zhì)的冷卻表面大，熱負載能力優(yōu) 于棒。側(cè)面泵浦是指泵浦光從側(cè)面泵浦增益介質(zhì)。側(cè)面泵浦可以提供較 大的泵浦功率密度，可以通過增加側(cè)面泵浦激光二極管的密度或者增加 泵浦長度來增加泵浦功率。但是由于泵浦光在晶體中是指數(shù)衰減的，所 以側(cè)面泵浦會引起板條增益介質(zhì)在寬度方向上的增益不均勻，兩側(cè)的增 益大于中心部分的增益，從而引起輸出光束質(zhì)量下降。為了提高泵浦光 的利用效率、改善光束質(zhì)量，國內(nèi)采用的方法包括端面泵浦、角抽運等。 但這些方法普遍存在泵浦光耦合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙棱 鏡環(huán)型腔側(cè)面泵浦板條固體激光器，該激光器應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、 穩(wěn)定性高的特點，并能有效地消除側(cè)面泵浦引起的增益不均勻，得到較好光束質(zhì)量的高功率激光輸出。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器，包括一板條狀激光增 益介質(zhì)，簡稱為激光板條，特征在于其結(jié)構(gòu)是以該激光板條為中心，在 該激光板條的兩大面分別貼設(shè)有第一板條冷卻熱沉和第二板條冷卻熱 沉，在該激光板條的兩側(cè)面向外分別依次是第一透鏡導(dǎo)管和第一激光二 極管陣列，第二透鏡導(dǎo)管和第二激光二極管陣列，所述的第一激光二極 管陣列貼設(shè)在第一泵浦冷卻熱沉上，第二激光二極管陣列貼設(shè)在第二泵 浦冷卻熱沉上，在所述的激光板條的一端是布儒斯特角等腰三角形棱 鏡，該布儒斯特角等腰三角形棱鏡的頂角棱正對所述的激光板條，所述 的激光板條的另一端是等腰直角三角形棱鏡，該等腰直角三角形棱鏡的 底邊靠近所述的所述的激光板條，在所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡 的倒向波輸出方向并垂直于該倒向波光束設(shè)有一平面反射鏡，或在所述 的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的倒向波輸出方向有種子激光器和光隔 離器。所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的底邊上的高度h與所述的激 光板條的寬度W滿足下列關(guān)系式0.49w〈/^1.45w。此時，所述的布儒 斯特角等腰三角形棱鏡和等腰直角三角形棱鏡可以形成一個通過所述 的激光板條的四程環(huán)形腔，并且激光板條寬度的利用率大于50%。所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡是兩底角都是布儒斯特角的等 腰三角形棱鏡，且底邊的一半?yún)^(qū)域鍍p波全反膜，另一半?yún)^(qū)域鍍有一定 透過率的p波高反膜，使產(chǎn)生振蕩的正向波和倒向波在這個區(qū)域得到輸 出，并且使輸出的激光為線偏振光。本實用新型利用布儒斯特角等腰三角形棱鏡對光束做兩次非手性 對稱翻轉(zhuǎn)，即光束中靠近激光板條中心的一側(cè)，翻轉(zhuǎn)后靠近激光板條的 邊緣；利用等腰直角三角形棱鏡對光束做兩次手性對稱翻轉(zhuǎn)，即光束中 靠近激光板條中心的一側(cè)，翻轉(zhuǎn)后依然靠近激光板條中心；這兩個棱鏡構(gòu)成一個四程的環(huán)型腔，能夠抵消側(cè)面泵浦所引起的增益不均勻。所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的底邊一半?yún)^(qū)域鍍p波全反 膜，另一半?yún)^(qū)域鍍有一定透過率的p波高反膜，使產(chǎn)生振蕩的正向波和倒向波在這個區(qū)域得到輸出。同時也對s波進行抑制，得到線偏振的激光輸出。所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的底邊中心高度h與激光增益介質(zhì)的寬度W之間最好滿足如下關(guān)系式/^0.9703xw。可以充分地利 用整個激光板條。所述的平面鏡將輸出的倒向波沿原光路反射回激光板條，使該倒 向波轉(zhuǎn)變成正向波，從而實現(xiàn)對倒向波的抑制；或者也可以去掉平面鏡，在倒向波的輸出光路上加入一個種子激 光器和一個光隔離器，構(gòu)成一個種子注入的環(huán)型腔激光器。 本實用新型具有以下優(yōu)點1、 采用的布儒斯特角等腰三角形棱鏡對光束做兩次非手性對稱 翻轉(zhuǎn)，等腰直角三角形棱鏡對光束做兩次手性對稱翻轉(zhuǎn)，二者構(gòu)成一個 四程的環(huán)型腔，能夠抵消側(cè)面泵浦所引起的增益不均勻。2、 采用的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的底面一半?yún)^(qū)域鍍p波全 反膜。另一半?yún)^(qū)域鍍有一定透過率的P波高反膜，產(chǎn)生振蕩的正向波和倒向波都從該區(qū)域輸出。這種設(shè)計使激光器的結(jié)構(gòu)更加簡單、緊湊。3、 在所采用的布儒斯特角等腰三角形棱鏡中，激光都是沿布儒 斯特角入射到兩個斜面上，P波的透過率為100%,避免了兩個斜面的鍍 膜問題，同時也能使S波得到抑制，另外由于底面的鍍膜也是針對P波， 所以最終可以得到線偏振的激光輸出。4、 采用的等腰直角三角形棱鏡具有自準(zhǔn)直作用，能夠提高諧振 腔的穩(wěn)定性。5、 采用的平面反射鏡能夠?qū)⑤敵龅牡瓜虿ㄑ卦饴贩瓷浠卦鲆?介質(zhì)，變成正向波，對倒向波進行抑制，從而提高使輸出的正向波能量。 或者也可以去到平面鏡，而在倒向波的輸出光路上加入一個種子激光器 和一個光隔離器，構(gòu)成一個種子注入的環(huán)型腔激光器。6、 采用的環(huán)型腔結(jié)構(gòu)，能夠消除空間燒孔，從而得到大功率的激光輸出。
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進一歩的說明，但不應(yīng)以此 限制本實用新型的保護范圍。

圖1為本實用新型雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器實施例1 的正向波光路圖。圖2為本實用新型雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器實施例2的光路圖。圖3為本實用新型激光器較佳實施例的結(jié)構(gòu)俯視剖面圖。 圖4為本實用新型激光器較佳實施例的結(jié)構(gòu)主視剖面圖。
具體實施方式
先請參閱圖3和圖4，由圖可見，本實用新型雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵 浦板條固體激光器，包括一激光板條l，其結(jié)構(gòu)是以該激光板條1為中 心，在該激光板條1的兩大面分別貼設(shè)有第一板條冷卻熱沉11和第二 板條冷卻熱沉12，在該激光板條1的兩側(cè)面向外分別依次是第一透鏡導(dǎo)管7和第一激光二極管陣列5，第二透鏡導(dǎo)管8和第二激光二極管陣 列6，所述的第一激光二極管陣列5貼設(shè)在第一泵浦冷卻熱沉9上，第 二激光二極管陣列6貼設(shè)在第二泵浦冷卻熱沉10上，在所述的激光板 條l的一端是布儒斯特角等腰三角形棱鏡2，該布儒斯特角等腰三角形 棱鏡2的頂角尖棱正對所述的激光板條1，所述的激光板條1的另一端 是等腰直角三角形棱鏡3，該等腰直角三角形棱鏡3的底邊靠近所述的 所述的激光板條1，在所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡2的倒向波輸 出方向并垂直于該倒向波光束設(shè)有一平面反射鏡4。其光路示意圖如圖 1所示。這是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)。本實用新型的實施例2的結(jié)構(gòu)與實施例1的區(qū)別就是在所述的布 儒斯特角等腰三角形棱鏡2的倒向波輸出方向設(shè)置種子激光器13和光 隔離器14。其光路示意圖如圖2所示。下面給出實施例1的較佳的具體參數(shù)激光板條1為Nd:YAG晶體，摻雜濃度0.8%，具體尺寸為長 l=34mm、寬w=10mm、厚d=2mm。大面鍍SiOj莫，厚度為2—3個激 光二極管發(fā)出的泵浦光波長，側(cè)面鍍808nm的增透膜，端面鍍1064nm 增透膜。在激光板條1的上下面為第一板條冷卻熱沉11和第二板條冷卻熱沉12，是銅質(zhì)熱沉，該板條冷卻熱沉的前視和側(cè)視截面為凸字形，突 起部分大小與激光板條1的大面相同，該板條冷卻熱沉中間做成微通 道，通水冷卻(圖中未示)。固定在第一泵浦冷卻熱沉9上和第二泵浦冷卻熱沉10上的兩個激光二極管陣列5、 6的發(fā)光面為矩形，每個陣列由25個bar組成，中心 波長808nm，以脈沖工作方式。在激光二極管陣列5或激光二極管陣列6與激光板條1之間設(shè)有 透鏡導(dǎo)管7或透鏡導(dǎo)管8。透鏡導(dǎo)管如圖4所示，透鏡導(dǎo)管7和透鏡導(dǎo) 管8的形狀是一橫截面為一扇形的柱體，它把泵浦光的范圍壓縮到2mm X30mm，然后從側(cè)面進入激光板條1 。耦合效率大于80%。布儒斯特角等腰三角形棱鏡的橫截面具體結(jié)構(gòu)如圖3所不。兩底 角都是布儒斯特角56.415° ±30"，底面的一半鍍1064nm、 35. 8度、p 波全反膜，另一半?yún)^(qū)域鍍1064nm、 35.8度、p波透過率為30X的高反 膜，底邊上的高為9.7mm，高度10mm。等腰直角三角形棱鏡3的橫截面的底邊長30mm，高度IO腿，底面 鍍1064nm增透膜。平面反射鏡直徑20mm，鍍1064nm高反膜。綜上所述，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，穩(wěn)定性好的特點， 同時也容易得到較好光束質(zhì)量的高功率激光輸出。
權(quán)利要求1、一種雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器，包括一板條狀激光增益介質(zhì)，簡稱為激光板條(1)，特征在于其結(jié)構(gòu)是以該激光板條(1)為中心，在該激光板條(1)的兩大面分別貼設(shè)有第一板條冷卻熱沉(11)和第二板條冷卻熱沉(12)，在該激光板條(1)的兩側(cè)面向外分別依次是第一透鏡導(dǎo)管(7)和激光板條(1)第一激光二極管陣列(5)，第二透鏡導(dǎo)管(8)和第二激光二極管陣列(6)，所述的第一激光二極管陣列(5)貼設(shè)在第一泵浦冷卻熱沉(9)上，第二激光二極管陣列(6)貼設(shè)在第二泵浦冷卻熱沉(10)上，在所述的激光板條(1)的一端是布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)，該布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)的頂角棱正對所述的激光板條(1)，所述的激光板條(1)的另一端是等腰直角三角形棱鏡(3)，該等腰直角三角形棱鏡(3)的底邊靠近所述的所述的激光板條(1)，在所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)的倒向波輸出方向并垂直于該倒向波光束設(shè)有一平面反射鏡(4)或在所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)的倒向波輸出方向設(shè)置種子激光器(13)和光隔離器(14)，所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)的底邊上的高度h與所述的激光板條(1)的寬度w滿足下列關(guān)系式0.49w＜h＜1.45w。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器， 其特征在于所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)是兩底角分別為布儒斯特角的等腰三角形棱鏡，且底邊的一半?yún)^(qū)域鍍p波全反膜，另一半 區(qū)域鍍有一定透過率的p波高反膜，使產(chǎn)生振蕩的正向波和倒向波在這個區(qū)域得到輸出，并且使輸出的激光為線偏振光。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器， 其特征在于所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡(2)的底邊中心高度h 與激光板條(1)的寬度W之間應(yīng)該滿足如下關(guān)系式<formula>formula see original document page 3</formula>。
專利摘要一種雙棱鏡環(huán)形腔側(cè)面泵浦板條固體激光器，包括激光板條，其結(jié)構(gòu)是以該激光板條為中心，在該激光板條的兩大面分別貼設(shè)有板條冷卻熱沉，在該激光板條的兩側(cè)面向外同樣依次是透鏡導(dǎo)管和激光二極管陣列，所述的激光二極管陣列貼設(shè)在泵浦冷卻熱沉上，在所述的激光板條的一端是布儒斯特角等腰三角形棱鏡，所述的激光板條的另一端是等腰直角三角形棱鏡，在所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的倒向波輸出方向并垂直于該倒向波光束設(shè)有一平面反射鏡，所述的布儒斯特角等腰三角形棱鏡的底邊上的高度h與所述的激光板條的寬度w滿足下列關(guān)系式0.49w＜h＜1.45w。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、穩(wěn)定性高的特點，容易實現(xiàn)大功率的激光輸出。
文檔編號H01S3/05GK201084861SQ20072007347
公開日2008年7月9日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者施翔春, 鄧澤微 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所