专利名称：板条激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及ー种板条激光器。
背景技术：
非稳腔-稳腔混合腔是ー类特殊的激光谐振腔，它在ー个方向是非稳腔，而在另外垂直的方向上是稳腔，这样的混合腔可以同时具备非稳腔和稳腔的特点，非稳腔可以保证大的基模体积，实现可控的衍射输出，在垂直的稳腔稳定性用来提高整个系统的稳定性。 目前的非稳腔-稳腔混合腔方案主要有以下两种方案一采用镜片边缘输出的方式。由两片或两片以上的全反镜构成反射系统。 光束在非稳腔方向多次反射构成折叠光路，由镜片边缘输出。方案ニ，采用变反射率输出镜的输出方式。柱面输出镜在曲面方向的反射率呈高斯分布，满足R = R0 exp(-r2/w2)(其中Rtl为镜片中心反射率)，与之垂直方向的镜面反射率相同。对于激光放大器及激光谐振腔而言，上述方案均有相应的不足之处方案一中，采用边缘衍射输出的激光不可避免的会产生边缘衍射效应，对光束质量造成一定的影响。方案ニ中，输出镜中心反射率Rtl的选择必须与晶体尺寸匹配，其优化过程是一件较为困难的事情，另外在输出镜凹面方向镀有呈高斯分布的反射率膜层而在与之垂直方向镀有均勻反射率膜层，增加了技术难度，提高了镜片的成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供ー种元件少、结构简单、装调容易、易于实现高效率及高光束质量的输出的板条激光器。(ニ)技术方案为解决上述问题，本发明提供了ー种板条激光器，包括激光介质以及泵浦激光介质的泵浦装置，其特征在干，所述激光器还包括曲面相对设置的凹面全反射镜以及凸面输出镜，所述凹面全反射镜的曲面为曲率半径为Rle的圆柱形凹面，所述凸面输出镜的曲面为曲率半径为R3。、并设有部分反射率膜层的圆柱形凸面；所述凹面全反射镜和凸面输出镜构成的谐振腔长为1，满足Rle+R3。= 21，使得激光器工作时射向所述凸面输出镜的光为平行光；所述激光介质位于所述凹面全反射镜和凸面输出镜相対的曲面之间，并且所述激光介质呈ー边与光轴方向平行的长方体形，所述激光介质与光轴垂直的横截面为呈长方形，所述长方形的短边与所述圆柱形凹面的母线平行。优选地，所述激光器还包括夹设于所述激光介质侧面的冷却装置，用于对所述激光介质进行冷却。优选地，所述激光器还包括凹面全反射镜调节装置，用于对所述凹面全反射镜进行调节。优选地，所述激光器还包括凸面输出镜调节装置，用于对所述凸面输出镜进行调节。优选地，所述泵浦装置包括泵浦源以及位于所述泵浦源与激光介质之间的泵浦光耦合镜装置。优选地，所述激光器还包括底座，用于固定所述激光介质、泵浦装置、凹面全反射镜以及凸面输出镜。优选地，所述激光介质是固体介质、气体介质或液体介质。优选地，激光介质的泵浦方式为侧面泵浦、边缘泵浦、端面泵浦、角泵浦或放电激励。优选地，所述激光器连续工作或脉冲工作。优选地，所述激光器还包括腔内器件，用于构成相应的激光光路。优选地，所述腔内器件包括倍频器件、调Q器件、锁模器件中的ー种或几种。(三)有益效果本发明提出的激光器结构在稳腔方向采用平-平腔结构，减少了腔镜的调节难度，将分析系统转化为ー維。与背景技术中的方案一相比，激光由输出镜透射输出，能够避免了边缘衍射效应，提高了光束质量；与背景技术中的方案二相比，输出镜表面镀有均勻部分反射率膜层，避免了输出镜中心反射率的选择优化，降低了镜片的制作难度与成本。
图1为根据本发明实施例板条激光器的结构示意图；图2为根据本发明实施例板条激光器在Y-Z平面内构成的平-平结构的谐振腔的示意图；图3为根据本发明实施例板条激光器在在X-Z平面内构成凹-凸结构的非稳谐振腔的示意图；图4为根据本发明实施例板条形激光介质的结构示意图；其中，1 凹面全反射镜；2 激光介质；3 凸面输出镜；4 冷却装置；5 泵浦源；6 泵浦光耦合镜装置；7 底座；8 凹面全反射镜调节装置；9 凸面输出镜调节装置。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。如图1所示，ー种板条激光器，包括激光介质2以及泵浦激光介质2的泵浦装置， 所述激光器还包括曲面相对设置的凹面全反射镜1以及凸面输出镜3，所述凹面全反射镜 1的曲面为圆柱形凹面，所述凸面输出镜3的曲面为与所述圆柱形凹面对应、并设有部分反射率膜层的圆柱形凸面；所述激光介质2位于所述凹面全反射镜1和凸面输出镜3相対的曲面之间，并且所述激光介质2呈ー边与光轴方向平行的长方体形，所述激光介质2与光轴垂直的横截面为呈长方形，所述长方形的短边与所述圆柱形凹面的母线平行。如图1所示， 通过三维直角坐标系来表示的话，本实施例中的光轴方向沿Z轴方向，激光介质2的长方形横截面的短边沿Y轴方向、长边沿X轴方向。激光器工作吋，腔内射向凸面输出镜3的光束为平行光，该平行光由凸面输出镜3耦合输出。所述激光介质可以是固体介质、气体介质或液体介质。本实施例中，所述激光介质2为掺杂0. 6%的Nd: YAG晶体，如图4所示，其为板条状的长方体形，沿Z轴的长度a = 80mm，沿X轴的宽度b = 12mm，沿Y轴的厚度c = 1.2mm。由于本实施例凹面全反射镜1和凸面输出镜3相対的曲面为母线相互平行的圆柱形凹面和凸面，因此激光器工作时该凹面全反射镜1和凸面输出镜3在Y-Z平面内构成平-平结构的谐振腔，如图2所示；在X-Z平面内构成凹-凸结构的非稳谐振腔，如图3所
7J\ ο如图2所示，Y-Z平面内的平-平结构的谐振腔，包括一个全反平面镜la，ー个镀有均勻部分反射率膜层的平面镜3a(凹面全反射镜1和凸面输出镜3在Y-Z平面内可以分别等效于全反平面镜Ia和平面镜3a)，两个腔镜之间的间距为1。该Y_Z平面内的腔镜构成稳腔，光束能够持续振荡，提高了系统的稳定性。如图3所示，X-Z平面上的激光谐振腔，包括一个全反凹面镜lb，其曲率半径为 Rlc (Rlc > 0)，ー个镀有均勻部分反射率膜层的凸面镜I (凹面全反射镜1和凸面输出镜3 在X-Z平面内可以分别等效于全反凹面镜Ib和凸面镜北)，其曲率半径为R3e (R3e < 0)，两个腔镜之间的间距为1。R1。，R3。，1满足下列关系R1c+R3c = 21定义:gl= 1-1/Rlc, g2 = 1-1/R3c可以得到gl · g2 < 0，故在X-Z平面内，腔镜1与3构成正支共焦非稳腔。激光介质晶体置于两腔镜之间，其光轴ζ方向与腔镜的主轴平行，在X-Z平面内， 光束经过折叠振荡，具有大的基模体积。所述激光器还包括夹设于所述激光介质2侧面的冷却装置4，用于对所述激光介质2进行冷却，其冷却方式可以是风冷、水冷或传导冷却。本实施例中的冷却装置4采用紫铜夹持激光介质2的两个大面，以水冷的方式进行冷却。所述激光器还包括凹面全反射镜调节装置8，用于对所述凹面全反射镜1的三维位置进行调节。所述激光器还包括凸面输出镜调节装置9，用于对所述凸面输出镜3的三维位置进行调节。激光介质的泵浦方式为侧面泵浦、边缘泵浦、端面泵浦、角泵浦或放电激励等。所述泵浦装置包括泵浦源5以及位于所述泵浦源5与激光介质2之间的泵浦光耦合镜装置6。 本实施例中，所述泵浦源5为半导体激光器，采用边缘泵浦的方进行泵浦式，半导体激光器阵列纵向排列，激光器慢轴方向平行ζ轴，快轴方向平行y轴，泵浦方向沿χ轴，总泵浦功率 4000W。所述激光器还包括底座7，用于提供光学平台，供所述凹面全反射镜调节装置8、 凸面输出镜调节装置9、冷却装置4、泵浦源5以及泵浦光耦合镜装置6的底部安装固定。本实施例激光介质2置于谐振腔的中心位置，理论上可以实现1000W光束质量较好的输出。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.ー种板条激光器，包括激光介质O)以及泵浦激光介质O)的泵浦装置，其特征在干，所述激光器还包括曲面相对设置的凹面全反射镜(1)以及凸面输出镜(3)，所述凹面全反射镜⑴的曲面为曲率半径为R1。的圆柱形凹面，所述凸面输出镜⑶的曲面为曲率半径为R3。、并设有部分反射率膜层的圆柱形凸面；所述凹面全反射镜(1)和凸面输出镜(3)构成的谐振腔长为1，满足札。+R3。= 21，使得激光器工作时射向所述凸面输出镜C3)的光为平行光；所述激光介质⑵位于所述凹面全反射镜⑴和凸面输出镜⑶相対的曲面之间，并且所述激光介质( 呈ー边与光轴方向平行的长方体形，所述激光介质( 与光轴垂直的横截面为呈长方形，所述长方形的短边与所述圆柱形凹面的母线平行。
2.如权利要求1所述的板条激光器，其特征在干，所述激光器还包括夹设于所述激光介质( 侧面的冷却装置，用于对所述激光介质( 进行冷却，所述冷却方式为风冷、水冷或传到冷却。
3.如权利要求1所述的板条激光器，其特征在干，所述激光介质是固体介质、气体介质或液体介质。
4.如权利要求1所述的板条激光器，其特征在于，激光介质的泵浦方式为侧面泵浦、边缘泵浦、端面泵浦、角泵浦或放电激励。
5.如权利要求1所述的板条激光器，其特征在干，所述激光器连续工作或脉冲工作。
6.如权利要求1所述的板条激光器，其特征在干，所述激光器还包括腔内器件，用于构成相应的激光光路。
7.如权利要求6所述的板条激光器，其特征在干，所述腔内器件包括倍频器件、调Q器件、锁模器件中的ー种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种板条激光器，包括激光介质以及泵浦激光介质的泵浦装置，所述激光器还包括曲面相对设置的凹面全反射镜以及凸面输出镜，所述凹面全反射镜的曲面为圆柱形凹面，所述凸面输出镜的曲面为与所述圆柱形凹面对应、并设有部分反射率膜层的圆柱形凸面；所述激光介质位于所述凹面全反射镜和凸面输出镜相对的曲面之间，并且所述激光介质呈一边与光轴方向平行的长方体形，所述激光介质与光轴垂直的横截面为呈长方形，所述长方形的短边与所述圆柱形凹面的母线平行，激光器工作时，谐振腔内射向凸面输出镜。的光束为平行光，并由凸面输出镜耦合输出。本发明元件少、结构简单、装调容易、易于实现高效率及高光束质量的输出。
文档编号H01S3/13GK102570279SQ20111041528
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者巩马理, 柳强, 胡震岳, 黄磊 申请人:清华大学