的组合；传能光纤2长度大于50cm，激光器壳体4体积小于80x80x430mm 3,其横截面积 小于80x80mm2,长度小于430mm3,泵浦系统1与激光头3的冷却方式为风冷。
[0078] 实施例七
[0079] 如图7所示，本实施方式公开一种采用高温角度匹配非线性晶体的被动调Q激光 器，包括泵浦系统1，与泵浦系统1依次光耦合的准直镜6、聚焦镜7、谐振腔8,所述谐振腔 8从聚焦镜7 -侧起，依次包括光耦合的反射镜81、增益组件82、被动调Q晶体83和输出 镜84 ;所述输出镜84出光面依次耦合有非线性晶体9和扩束镜5,非线性晶体9匹配的温 度大于室温。
[0080] 非线性晶体一般采用两种方式进行匹配。一种是温度匹配，一般折射率随温度有 明显变化的非线性晶体适合于温度匹配，温度匹配对温度的控制的要求非常严格，一般精 度要小于+/-〇. 1摄氏度，并且很多晶体的匹配温度较高，超过150摄氏度，需要精度较高的 温控炉，增加了成本。相比之下另一种非线性晶体匹配方式，即角度匹配较为方便，这种匹 配方式是先设置好非线性晶体的使用温度，然后根据这个温度进行匹配角计算，最后按照 这个匹配角对晶体进行切割，切割出来的晶体只有在之前设置的那个温度下使用，效率才 能最高，这种方式匹配的晶体在工作时使用比较方便，对温度的控制精度要求也没有那么 高，因此系统较为简单。
[0081] 但是现有技术中常规的角度匹配方式，一般晶体的相位匹配角都采用匹配室温 (本申请所称室温是指室内温度，根据地域环境不同存在差异一般是指25°C)的切割方式， 这种方式会有不足之处：
[0082] 首先，匹配室温切割方式得到的角度匹配非线性晶体在工作时会需要双向的温度 控制，即在夏天使用时需要制冷，冬天使用时需要加热，极大增加了系统的复杂性。
[0083] 其次，由于激光通过非线性晶体时和没有激光通过非线性晶体时，该晶体的温度 有较大的变化，需要较长的温度平衡时间，导致首脉冲序列的能量不足，使加工效果不稳 定。假设匹配温度为25°C时其接受温度为+/-1°C，只有在这个温度范围内，其倍频的效率 才比较高，如温度不在此范围则倍频效率会下降，出激光的时候激光穿过非线性晶体部分 的温度会急剧上升，例如上升至40°C，在不出激光的时候其温度又会迅速降低至25°C，这 时出激光和不出激光时温度差的比较大，因此在不出激光到出激光的一瞬间需要一段的温 度平衡时间，这段时间会导致首脉冲序列能量不足，响应速度慢，使加工效果不稳定，且要 在短时间内平衡温差，造成控制电路复杂，推高成本。而本实用新型采用高温角度匹配方式 则解决了上述问题，例如，假设采用高温角度匹配（以50°C匹配为例）的非线性晶体，该非 线性晶体的切割角为（Θ =90° Φ = 10.9° )，其接受温度为+/-1°C，则出激光时为51°C， 不出激光的时候为49°C，避免了室温匹配情况下，从室温25°C上升到工作温度50°C所需要 的温度平衡时间并且接近非线性晶体的最佳工作温度，因此采用高温匹配时其出激光和不 出激光的状态相差较小，可以让非线性晶体更快进入最佳工作温度，使得响应速度明显加 快，且调温范围小，也有利于简化控制电路，降低成本。最后，由于能够充分利用了激光通过 非线性晶体时产生的能量来提高非线性晶体的温度，因此，采用高温角度匹配的方式还能 够进一步降低能耗。
[0084] 实施例八
[0085] 如图8所示，本实施方式公开一种分离式被动调Q紫外光激光器，包括泵浦系统1， 所述泵浦系统1还耦合有与其分离设置的激光头3,所述激光头3依次包括光耦合的准直镜 6、聚焦镜7、谐振腔8、二倍频晶体91和三倍频晶体92 ;所述泵浦系统1包括泵浦源12,给 泵浦源12供电并提供制冷、为二倍频晶体91和三倍频晶体92提供温度控制的驱动源11 ; 所述泵浦源12通过传能光纤2与所述准直镜6光耦合。
[0086] 本实用新型的泵浦系统1与激光器壳体4采用分离式设计，泵浦系统1与激光器 壳体4用传能光纤2相连接，这样使得激光头3的体积更小巧，结构更紧凑；且激光头3和 泵浦分离形成独立配件，也方便独立维修、更换，便于安置使用及后期维护。另外，本实用新 型采用被动调Q设计，降低了激光器的成本，具有更好的稳定性。
[0087] 实施例九
[0088] 如图9所示，本实施方式公开平凹腔被动调Q激光器，包括泵浦系统1，与泵浦系统 1依次光耦合的准直镜6、聚焦镜7、谐振腔8,所述谐振腔8从聚焦镜7 -侧起，依次包括光 耦合的反射镜81、增益组件82、被动调Q晶体83和输出镜84 ;所述输出镜84出光面依次 耦合有非线性晶体9和扩束镜5 ;所述泵浦系统1包括泵浦源12,给泵浦源12供电并提供 制冷、为非线性晶体9提供温度控制的驱动源11 ;所述反射镜81、输出镜84中至少一个为 凹面镜。
[0089] 目前所有的技术方案的反射镜81和输出镜84都采用的是平面结构，即其构成的 谐振腔8为平平腔。图10所示为平平腔中，腔内的光斑半径随热透镜焦距的变化的曲线示 意图；该谐振腔8的腔长为70mm，可以看出当热焦距从5000mm变化到80mm时，腔内的光斑 半径从0· 42mm变化到0· 12mm，变化范围比较大。而本实用新型反射镜81、输出镜84中至 少一个为凹面镜，形成的为平凹腔，如图11所示，凹面镜R= 500mm，腔长也为70mm，腔内的 光斑半径从0. 25mm变化到0. 11mm，相对平平腔其光斑变化较小，对热效应不敏感。热焦距 与泵浦功率的关系如下：
【主权项】
1. 一种双增益晶体被动调Q激光器，包括泵浦系统，其特征在于，所述泵浦系统还耦合 有依次光耦合的准直镜、聚焦镜、谐振腔；所述泵浦系统包括泵浦源，给泵浦源供电的驱动 源；所述谐振腔从聚焦镜一侧起，依次包括光耦合的反射镜、采用各项同性、高上能级寿命 和高储能材质的第一增益晶体、采用具备偏振特性材质的第二增益晶体、被动调Q晶体和 输出镜；由反射镜和输出镜构成的谐振腔为稳定腔。
2. 如权利要求1所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，所述驱动源、泵浦源 安装于泵浦系统中，为一整体；所述准直镜、聚焦镜、谐振腔集成在同一壳体内。
3. 根据权利要求1所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，所述第一增益晶体 为Nd:YAG晶体或Nd:YAG陶瓷晶体或YAG与Nd:YAG的键合或胶合的晶体，第二增益晶体为 Nd:YV04晶体或YV04与Nd:YV04的键合或胶合的晶体；或者，第一增益晶体为Nd:YV04晶 体或YV04与Nd:YV04的键合或胶合的晶体，第二增益晶体为Nd:YAG晶体或Nd:YAG陶瓷 晶体或YAG与NchYAG的键合或胶合的晶体，第一增益晶体的出光面相距第二增益晶体的入 光面距离小于l〇mm。
4. 根据权利要求1所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，所述被动调Q晶体 为Cr:YAG、V:YAG、半导体饱和吸收体、石墨烯中的任意一种，被动调Q晶体的初始透过率为 10%-95%〇
5. 如权利要求1所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，所述反射镜、输出镜 中至少一个为凹面镜。
6. 如权利要求5所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，所述第一增益晶体的 入光面镀膜，形成所述反射镜；所述输出镜为凹面镜。
7. 如权利要求1所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，还包括二倍频晶体与 三倍频晶体，其中二倍频晶体为LBO晶体、KTP晶体、BBO晶体、BiBO晶体、CLBO晶体、PPLN 晶体，匹配方式可采用临界相位匹配或非临界相位匹配，三倍频晶体为LBO晶体、BBO晶体、 BiBO晶体、CLBO晶体、KDP晶体，匹配方式可采用临界相位匹配或非临界相位匹配。
8. 根据权利要求1所述的双增益晶体被动调Q激光器，其特征在于，所述泵浦源为连续 半导体激光器或脉冲半导体激光器，当泵浦源为光纤耦合输出的脉冲半导体激光器时，其 中心波长为808nm±5nm，880nm±5nm，885nm±5nm中的一种或以上任意两种波长的组合； 所述泵浦源通过传能光纤与所述准直镜光耦合，激光器壳体体积小于8〇X8〇X430mm3,其横 截面积小于80x80mm2,长度小于430mm。
【专利摘要】本实用新型公开一种双增益晶体被动调Q激光器。该双第一增益晶体被动调Q激光器包括泵浦系统，所述泵浦系统还耦合有依次光耦合的准直镜、聚焦镜、谐振腔；所述泵浦系统包括泵浦源，给泵浦源供电的驱动源；所述谐振腔从聚焦镜一侧起，依次包括光耦合的反射镜、采用各项同性、高上能级寿命和高储能材质的第一增益晶体、采用具备偏振特性材质的第二增益晶体、被动调Q晶体和输出镜；由反射镜和输出镜构成的谐振腔为稳定腔；所述输出镜的出光面与所述二倍频晶体耦合。本实用新型可以提高激光器转换效率。
【IPC分类】H01S3-109, H01S3-091, H01S3-11
【公开号】CN204481320
【申请号】CN201520146131
【发明人】李斌, 孙冰
【申请人】李斌, 孙冰
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月13日