专利名称：一种ld泵浦全固态绿光激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光技术领域，具体是一种泵浦源与谐振腔可分离结构的LD泵浦全固态绿光激光器。
背景技术：
半导体激光腔内倍频绿光激光器是一种有着良好前景的激光技术，具有效率高、 激光输出光束质量好、运转可靠、体积小以及寿命长等优点，在海洋探测、光电对抗、污染检测以及大功率大能量的激光加工、激光医疗设备等领域中得到了广泛的应用。在某些特定环境(含有高危险爆炸气体)下，由于需要激光器采用无电化输出，如井下作业、井下探测、 井下照明等。一些特定需求下需要低噪声高稳定度的绿光激光输出，如激光探测、激光医疗等。传统半导体腔内倍频绿光激光器将激光二极管和谐振腔密封在一起，一方面激光器内必须有供电设施，因此无法实现无电化操作；另一方面，由于激光二极管本身容易发生故障，需要经常更换。更换二极管需要打开激光器，从而影响谐振腔的清洁度，并且由于二极管的更换整个光路需要重新调整，增加了操作难度。
实用新型内容为了克服半导体泵浦全固态绿光激光器的上述缺陷，本实用新型提供了一种泵浦源与谐振腔可分离结构的LD泵浦全固态绿光激光器。本实用新型所述激光器主体由分体的具有密封设置的半导体泵浦源腔体、具有密封设置的谐振腔腔体和激光器电源三部分组成；半导体泵浦源腔体内设置有808nm光纤输出半导体二极管；所述谐振腔腔体左侧设置法兰接口，半导体泵浦源腔体中的半导体二极管的输出尾纤直接与谐振腔腔体上的法兰接口连接、或者通过光纤FC跳线将两腔体连接， 而所述激光器电源通过电缆线与半导体泵浦源腔体和谐振腔腔体连接；谐振腔腔体右侧设置出光口，所述谐振腔腔体内从法兰接口到出光口之间依次设置有光学耦合系统、全反镜、 激光增益介质、倍频晶体、输出聚焦系统，其中选择性的在倍频晶体和输出聚焦系统之间设置有用于实现调Q输出的调Q器件，或者在激光增益介质和I类相位匹配倍频晶体之间设置有用于实现低噪声高稳定激光输出的全波片；上述法兰接口、光学耦合系统、全反镜、激光增益介质、倍频晶体、输出聚焦系统、调Q器件或全波片的中心均位于光轴上。本实用新型在所述激光增益介质和倍频晶体下方分别设置有用于实现高功率绿光激光输出时，泵浦源和晶体的精确温度控制的LD冷却系统和晶体冷却系统。所述光学耦合系统是由两片非球面透镜组成。所述法兰接口、光学耦合系统、全反镜、激光增益介质、倍频晶体、输出聚焦系统、调Q器件和全波片(15)通过可调节支架固定在谐振腔腔体的底板上。所述激光增益介质选用Nd: YVO4或Nd: YAG晶体；倍频晶体选用KTP或LBO晶体。当选用I类相位匹配晶体LBO作为倍频晶体时，选用在激光增益介质和倍频晶体之间插入实现低噪声高稳定532nm激光输出的1064nm全波片。所述LD冷却系统和晶体冷却系统由热沉、 温度传感器、半导体制冷片和风扇组成。所述激光器电源可实现高稳定电流可调LD供电和实现光纤输出半导体二极管、激光增益介质和倍频晶体三个器件的精确温控。本实用新型的有益效果为本实用新型激光器将泵浦源、谐振腔和激光电源分别密封于三个固定腔体中，泵浦源采用光纤耦合输出的二极管，谐振腔一侧设有光纤法兰接口，泵浦源与谐振腔可以采用尾纤直接连接或采用FC光纤跳线连接。低功率下，谐振腔腔体无需设置晶体冷却系统从而实现激光输出端(谐振腔腔体)无电化运转，采用光纤FC跳线连接半导体泵浦源腔体和谐振腔腔体可进而实现对激光输出端的远距离操控。由于泵浦源独立安装于半导体泵浦源腔体中，且采用光纤连接腔体半导体泵浦源和谐振腔腔体，因此可以实现对泵浦源半导体二极管的便捷维修操作。激光增益介质和I类相位匹配倍频晶体之间放置全波片使得只有 1064nm的光在谐振腔内的损耗最小，有效地降低激光器噪声，减小纵模竞争，从而实现低噪声高稳定度激光输出。本激光器结构紧凑、体积小，激光器的功率输出范围0-15W可调，不稳定度小于 0. 5%。具有可远程操控、激光二极管便捷维修更换、低噪声高稳定绿光输出等功能，可广泛用于危爆环境下作业、光学加工、医疗器械等领域。
图1为本实用新型实施例结构示意图。图2为本实用新型实施例冷却系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本技术方案做进一步说明。如附图1、2所示，本实用新型实施例激光器主体由分体的具有密封设置的半导体泵浦源腔体1、具有密封设置的谐振腔腔体2和激光器电源20三部分组成；半导体泵浦源腔体1内设置有808nm光纤输出半导体二极管3 ；所述谐振腔腔体2左侧设置法兰接口 6， 半导体泵浦源腔体1中的半导体二极管的输出尾纤直接与谐振腔腔体2上的法兰接口 6连接、或者通过光纤FC跳线将两腔体连接；谐振腔腔体2右侧设置出光口 12，所述谐振腔腔体2内从法兰接口 6到出光口 12之间依次设置有光学耦合系统7、全反镜8、激光增益介质9、倍频晶体10、输出聚焦系统11，其中选择性的在倍频晶体10和输出聚焦系统11之间设置有用于实现调Q输出的调Q器件14，或者在激光增益介质9和I类相位匹配倍频晶体 10之间设置有用于实现低噪声高稳定激光输出的全波片15，上述法兰接口 6、光学耦合系统7、全反镜8、激光增益介质9、倍频晶体10、输出聚焦系统11、调Q器件14或全波片15的中心均位于光轴4上。在激光增益介质9和倍频晶体10下方可以分别设置有用于实现高功率绿光激光输出时，泵浦源和晶体的精确温度控制的LD冷却系统5和晶体冷却系统13。 所述LD冷却系统5和晶体冷却系统13由热沉16、温度传感器17、半导体制冷片18和风扇 19组成。本实用新型所述光学耦合系统7是由两片非球面透镜组成。所述法兰接口 6、光学耦合系统7、全反镜8、激光增益介质9、倍频晶体10、输出聚焦系统11、调Q器件14和全波片 15通过可调节支架固定在谐振腔腔体2的底板上。所述激光增益介质9可以选用NchYVO4 或Nd:YAG晶体，倍频晶体10选用KTP或LBO晶体。而当选用I类相位匹配晶体LBO作为倍频晶体时，选用在激光增益介质9和倍频晶体10之间插入实现低噪声高稳定532nm激光输出的1064nm全波片15。激光器电源20通过电缆线与腔体1和腔体2连接，一路输出为可调供电21可以对半导体二极管进行电流可调供电，并有可以实现光纤输出半导体二极管3、激光增益介质9和倍频晶体10三个器件精确温度控制的三路输出22、23、对。本实施例所述激光器从实际应用的角度出发，在机械设计上对器件放置、器件散热等各个部件都做了合理的设计，如1、将泵浦源与谐振腔密封于不同的腔体中，采用FC 光纤跳线连接，可以实现低功率远距离无电式操控。2、谐振腔内设有晶体双路控温系统，激光晶体采用弹片式铜结构件结合铟片包裹技术，在大功率要求下可以实现激光晶体和倍频晶体的双路精确控温，有效改善晶体热效应。3、谐振腔内各个部件采用机械可微调定位，光路调节方便简单。4、谐振腔内可选择性放置调Q晶体和全波片，可以分别实现调Q输出和低噪声高稳定度绿光输出。本激光器结构紧凑、体积小，激光器的功率输出范围0-15W可调，稳定性小于 0. 5%。可实现远程无电式操控、激光二极管便捷更换、低噪声高稳定绿光输出等功能，可广泛用于危爆环境下作业、光学加工、医疗器械等领域。
权利要求1.一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于该激光器主体由分体的具有密封设置的半导体泵浦源腔体(1)、具有密封设置的谐振腔腔体(2)和激光器电源(20)三部分组成； 半导体泵浦源腔体(1)内设置有808nm光纤输出半导体二极管(3);所述谐振腔腔体(2)左侧设置法兰接口(6)，半导体泵浦源腔体(1)中的半导体二极管的输出尾纤直接与谐振腔腔体(2 )上的法兰接口( 6 )连接、或者通过光纤FC跳线将两腔体连接，所述激光器电源(20 ) 通过电缆线与半导体泵浦源腔体(1)和谐振腔腔体(2)连接；谐振腔腔体(2)右侧设置出光口(12)，所述谐振腔腔体(2)内从法兰接口(6)到出光口(12)之间依次设置有光学耦合系统(7)、全反镜(8)、激光增益介质(9)、倍频晶体(10)、输出聚焦系统(11)，其中选择性的在倍频晶体(10)和输出聚焦系统(11)之间设置有用于实现调Q输出的调Q器件(14)，或者在激光增益介质(9)和I类相位匹配倍频晶体(10)之间设置有用于实现低噪声高稳定激光输出的全波片(15)，上述法兰接口(6)、光学耦合系统(7)、全反镜(8)、激光增益介质(9)、倍频晶体(10)、输出聚焦系统(11)、调Q器件(14)或全波片(15)的中心均位于光轴(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于在激光增益介质(9)和倍频晶体(10)下方分别设置有用于实现高功率绿光激光输出时，泵浦源和晶体的精确温度控制的LD冷却系统(5)和晶体冷却系统(13)。
3.根据权利要求1所述的一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于所述光学耦合系统(7)是由两片非球面透镜组成。
4.根据权利要求1所述的一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于所述法兰接口 (6)、光学耦合系统(7)、全反镜(8)、激光增益介质(9)、倍频晶体(10)、输出聚焦系统(11)、 调Q器件(14)和全波片(15)通过可调节支架固定在谐振腔腔体(2)的底板上。
5.根据权利要求1所述的一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于其所述激光增益介质(9)选用NchYVO4或Nd:YAG晶体，倍频晶体(10)选用KTP或LBO晶体。
6.根据权利要求5所述的一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于当选用I类相位匹配晶体LBO作为倍频晶体时，选用在激光增益介质(9)和倍频晶体(10)之间插入实现低噪声高稳定532nm激光输出的1064nm全波片(15)。
7.根据权利要求2所述的一种LD泵浦全固态绿光激光器，其特征在于所述LD冷却系统(5)和晶体冷却系统(13)由热沉(16)、温度传感器(17)、半导体制冷片(18)和风扇(19) 组成。
专利摘要本实用新型属于激光技术领域，具体是一种泵浦源与谐振腔可分离结构的LD泵浦全固态绿光激光器。本实用新型所述激光器主体由分体的具有密封设置的半导体泵浦源腔体、具有密封设置的谐振腔腔体和激光器电源三部分组成；半导体泵浦源腔体内设置有808nm光纤输出半导体二极管；所述谐振腔腔体左侧设置法兰接口，腔体通过光纤连接，而所述激光器电源通过电缆线与两腔体连接；谐振腔腔体右侧设置出光口，所述谐振腔腔体内从法兰接口到出光口之间依次设置有光学耦合系统、全反镜、激光增益介质、倍频晶体、输出聚焦系统。本实用新型可以实现远距离操控。特殊环境下(如井下、危爆气室等)可实现小功率无电激光输出。也可实现大功率激光输出。
文档编号H01S3/08GK202025979SQ201120107138
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者亢俊健, 张磊, 贾丽萍, 郑一博 申请人:石家庄经济学院