一種多棱柱激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光器領(lǐng)域，尤其是一種多棱柱激光器。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光器在激光加工工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，激光器可以用來對材料進(jìn)行打標(biāo)、打孔、 切割、焊接、沖擊成形、使材料相變硬化等。這些對激光器的功率和功率的控制有很多要求。 常規(guī)的激光器諧振腔，激光增益介質(zhì)一般采用棒狀結(jié)構(gòu)，光學(xué)諧振腔設(shè)置在棒狀增益介質(zhì) 的軸線上，產(chǎn)生的激光沿增益介質(zhì)的軸線縱向傳輸振蕩。對于固體激光器而言，激光工作介 質(zhì)只能將部分栗浦能量轉(zhuǎn)化為激光輸出，相當(dāng)一部分栗浦能量轉(zhuǎn)變工作介質(zhì)內(nèi)的廢熱。這 些廢熱會引起嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)，其中熱致折射率梯度即為其負(fù)面效果之一。激光工作介質(zhì) 內(nèi)的熱致折射率梯度，會使得原本折射率均勻的激光介質(zhì)變?yōu)轭愅哥R介質(zhì)，這種效應(yīng)稱為 熱透鏡效應(yīng)。熱透鏡效應(yīng)會導(dǎo)致光束波前畸變，光束會聚，嚴(yán)重時光束聚焦于激光介質(zhì)內(nèi) 部，在材料內(nèi)部產(chǎn)生激光損傷。因此，散熱問題一直都是影響激光器輸出功率提高和激光器 輸出光束質(zhì)量的瓶頸問題。
[0003] 中國專利CN103887691A公開了一種環(huán)形腔激光器，包括激勵源、半導(dǎo)體增益介質(zhì) 和諧振腔。該發(fā)明將半導(dǎo)體增益介質(zhì)的前端面作為諧振腔腔鏡，構(gòu)成的諧振腔中包括了半 導(dǎo)體增益介質(zhì)，利用法拉第旋轉(zhuǎn)片及λ/2片使得激光在腔內(nèi)往返一次通過半導(dǎo)體增益介 質(zhì)時偏振方向一致，且在增益介質(zhì)外保持單向傳輸，再結(jié)合腔內(nèi)其他偏振光學(xué)元件，使得往 返光方向分離，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)形腔結(jié)構(gòu)。但是光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以大規(guī)模制造；有效激光增益 介質(zhì)采用棒狀結(jié)構(gòu)，散熱問題沒有得到較好的緩解。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種多棱柱激光器，光路結(jié)構(gòu)簡單，易于 大規(guī)模生產(chǎn)，且散熱問題得到解決。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006] -種多棱柱激光器，包括外部形狀為正η棱柱狀的增益介質(zhì)和位于中心的冷卻系 統(tǒng)，所述增益介質(zhì)的側(cè)面中一個面鍍（90_180/η)°部分反射膜，其余η-1個面鍍（90-180/ η) °全反射膜。
[0007] 進(jìn)一步，所述反射膜為金屬反射膜、全電解質(zhì)反射膜或金屬電解質(zhì)反射膜。
[0008] 在上述方案中，所述冷卻系統(tǒng)為冷卻介質(zhì)、冷氣或冷卻裝置。
[0009] 在上述方案中，所述增益介質(zhì)為固體增益介質(zhì)。
[0010] 激光束進(jìn)入本發(fā)明所述的多棱柱激光器中，在前η-1個正多棱柱側(cè)面以角度 (90-180/η) °發(fā)生全反射，形成振蕩，最終形成穩(wěn)定的激光束從第η個鍍部分反射膜的側(cè) 面輸出，輸出光即為激光振蕩器輸出光。
[0011] 鍍?nèi)瓷淠な菫榱嗽黾臃瓷渎市纬烧袷?，鍍半透半反膜是為了在形成振蕩的基礎(chǔ) 上，激光的輸出，根據(jù)不同的光束和材料界面，選取相應(yīng)的鍍膜。
[0012] 本發(fā)明所述的多棱柱激光器具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，充分的利用介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，而且 能很好的對工作介質(zhì)冷卻，提高生產(chǎn)效率，且方便生產(chǎn)，有利于在工業(yè)上的推廣。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明所述多棱鏡激光器的俯視圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所述正六棱柱激光器的俯視圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所述正五棱柱激光器的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0017] 如圖1所示的多棱鏡激光器的俯視圖，包括外部形狀為正η棱柱狀的增益介質(zhì)1 和位于中心的冷卻系統(tǒng)2,所述增益介質(zhì)的側(cè)面中一個面S η鍍（90-180/η)°部分反射膜， 其余η-1個面Sl~S(n-l)鍍（90-180/η) °全反射膜。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 如圖2所不，以六棱柱激光器為例，在五棱柱的側(cè)面Sl~側(cè)面S5鍍反射角為60° 的全反射膜，在側(cè)面S6鍍反射角為60°的部分反射膜，激光束由側(cè)面Sl~側(cè)面S5發(fā)生全 反射，最終從鍍部分反射膜的側(cè)表面S6出射激光；冷卻系統(tǒng)內(nèi)部為冷卻水，冷卻水對正六 棱柱狀固體增益介質(zhì)1進(jìn)行冷卻。
[0020] 在六棱柱激光器中，光在側(cè)表面的傳輸矩陣彡
在邊長為單位1的情況下， 光在介質(zhì)里的傳輸矩陣
光在腔內(nèi)往返一次總的變換矩陣為
'根
據(jù)諧振腔的穩(wěn)定性條件： 〇<iM + D><l時是穩(wěn)定腔可知，六棱柱激光器的 3 諧振腔為穩(wěn)定腔。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 如圖3所示，以五棱柱激光器為例，在正五棱柱的側(cè)面Sl~側(cè)面S4鍍反射角為 54°的全反射膜，在側(cè)面S5鍍反射角為54°的部分反射膜，激光束由側(cè)面Sl~側(cè)面S4發(fā) 生全反射，最終從鍍部分反射膜的側(cè)表面S5出射激光；冷卻系統(tǒng)2內(nèi)部為冷卻裝置，冷卻水 對正五棱柱狀固體增益介質(zhì)1進(jìn)行冷卻。經(jīng)計算，無棱柱激光器的諧振腔也為穩(wěn)定腔。
[0023] 所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不 背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多棱柱激光器，其特征在于，包括外部形狀為正n棱柱狀的增益介質(zhì)和位于中 心的冷卻系統(tǒng)，所述增益介質(zhì)的側(cè)面中一個面鍍（90-180/n)°部分反射膜，其余n-1個面 鍍（90-180/n) °全反射膜。2. 如權(quán)利要求1所述的多棱柱激光器，其特征在于，所述反射膜為金屬反射膜、全電解 質(zhì)反射膜或金屬電解質(zhì)反射膜。3. 如權(quán)利要求1所述的多棱柱激光器，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)為冷卻介質(zhì)、冷氣或 冷卻裝置。4. 如權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的多棱柱激光器，其特征在于，所述增益介質(zhì)為固 體增益介質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多棱柱激光器，屬于激光器領(lǐng)域；包括外部形狀為正n棱柱狀的增益介質(zhì)和位于中心的冷卻系統(tǒng)，所述增益介質(zhì)的側(cè)面中一個面鍍(90-180/n)°部分反射膜，其余n-1個面鍍(90-180/n)°全反射膜，所述冷卻系統(tǒng)外表面鍍(90-180/n)°全反射膜；本發(fā)明所述的多棱柱激光器具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，充分的利用介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，而且能很好的對工作介質(zhì)冷卻，提高生產(chǎn)效率，且方便生產(chǎn)，有利于在工業(yè)上的推廣。
【IPC分類】H01S3/042, H01S3/081
【公開號】CN105048264
【申請?zhí)枴緾N201510502412
【發(fā)明人】陳美 , 葉云霞, 周建忠, 賈子揚(yáng), 何海賓, 黃帥
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月14日