专利名称：激光器腔镜夹持机构、激光器谐振腔及激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光器，尤其涉及一种可广泛应用于エ业领域中加工应用的全固态激光器。
背景技术：
近几年，随着工业加工应用的激光器不断开发，激光器在エ业加工应用中越来越广泛，如激光打标、激光调阻、激光太阳能电池划膜、激光打孔、激光液晶修复等等，这一系列的应用都对激光器功率的稳定性有着严格的要求。因此在满足应用要求的前提下，将激光器做到稳定输出是激光器设计者们的终极目的。激光器通常包括激励源和谐振腔。为了达到激光器稳定输出的目的，通常采用增加包装安全性、激光器壳体多次应カ释放、高稳定性调整架等措施。这些措施往往能够从ー 定程度上改善激光器功率的稳定性，但不能完全达到激光器的稳定输出目标，且额外成本较高。这对市场经济条件下的制造厂商十分不利。激光器谐振腔的稳定性一直是エ业应用激光器的难点，尤其在运输、机床振动、激光器壳体应力变化以及调整架自身稳定性不够的条件下，经常导致激光器失谐，严重影响激光功率的输出。此外，另有2004年2月25日公告的中国发明专利ZL99105276. 5是从光学方面考虑的光学鎮定器方案，也仅仅是针对激励源泵浦的功率出现大幅度变化时维持激光稳定输出，对谐振腔的机械稳定性未提明显改善，不能解决外力影响导致的激光器功率稳定性不好。鉴于此，有必要提供一种新的具有改进的谐振腔和具有改进的谐振腔的激光器。
发明内容
本发明_在提供一种低成本、便于实现、能保证激光器功率稳定性激光器腔镜夹持结构、应用改夹持结构的谐振腔及激光器。本发明ー种激光器谐振腔包括两侧面夹角呈90°的第一夹持结构、固定在两侧面上的反射镜、与第一夹持结构相对设置的第二夹持结构，以及固定在第二夹持结构上的全反镜和基频光部分输出镜；第一夹持结构包括位于两反射镜之间的第一通光孔和与第一通光孔垂直相通并朝向第二夹持结构开设的两第二通光孔；第二夹持结构包括至少ー个与第二通光孔对应且通向谐振腔外的第三通光孔，全反镜和基频光部分输出镜位于相同或相平行的平面上且二者均与第一通光孔平行；所述基频光部分输出镜安装在第三通光孔入口处。本发明激光器谐振腔包括两侧面夹角呈90°的第一夹持结构、固定在两侧面上的反射镜、与第一夹持结构相对设置的第二夹持结构，以及固定在第二夹持结构上的全反镜和基频光部分输出镜；第一夹持结构包括位于两反射镜之间的第一通光孔和与第一通光孔垂直相通并朝向第二夹持结构开设的两第二通光孔；第二夹持结构包括至少ー个与第二通光孔对应且通向谐振腔外的第三通光孔，全反镜和基频光部分输出镜位于相同或相平行的平面上且二者均与第一通光孔平行；所述基频光部分输出镜安装在第三通光孔入口处。本发明激光器包括激励源、谐振腔，工作介质，所述谐振腔包括两侧面夹角呈90° 的第一夹持结构、固定在两侧面上的反射镜、与第一夹持结构相对设置的第二夹持结构，以及固定在第二夹持结构上的全反镜和基频光部分输出镜；第一夹持结构包括位于两反射镜之间的第一通光孔和与第一通光孔垂直相通并朝向第二夹持结构开设的两第二通光孔；第 ニ夹持结构包括至少ー个与第一通光孔对应且通向谐振腔外的第三通光孔，全反镜和基频光部分输出镜位于相同或相平行的平面上且二者均与第一通光孔平行；至少基频光部分输出镜安装在第三通光孔入口处。与现有技术相比，本发明采用两侧面夹角呈90°的第一夹持结构在侧面上分別固定两反射镜、第二夹持结构固定全反镜和与全反镜平行或在ー个平面上设置的基频光部分输出镜构成的谐振腔，设计结构简単，成本较低，便于实现，而且在第一夹持结构或第二夹持结构有轻微倾斜变化吋，根据光线传输原理，仍能形成谐振结构，不会影响谐振腔的稳定输出。
图1是本发明激光器的第一实施例示意图2是图1所示激光器使用过程中的抗失谐示意图
图3是本发明激光器的第二实施例示意图4是本发明激光器的第三实施例示意图5是本发明激光器的第四实施例示意图6是本发明激光器的第五实施例示意图7是本发明激光器的第六实施例示意图8是本发明激光器的第七实施例示意图。
具体实施例方式下面请參附图对本发明具有改进的谐振腔的激光器的各种优选方式作出详尽的说明。激光器通常包括激励源、谐振腔、工作介质三部分。图1是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第一实施例的示意图，该图示中激光器为端泵基频激光器。该具有改进的谐振腔的激光器100包括第一夹持结构1、与第一夹持结构1相对设置的第二夹持结构2、装在第一夹持结构1上的45° —反射镜3和另一反射镜4、装于第二夹持结构2上的全反镜5和基频光部分输出镜6、位于第一、ニ夹持结构1、2 之间的用于基频激光输出的激光晶体7、耦合镜组8，以及LD光纤模块9 ；其中第一夹持结构1、第二夹持结构2、反射镜3、4、全反镜5和基频光部分输出镜6共同组成激光器的谐振腔，耦合镜组8和LD光纤模块9共同組成激励源，激光晶体7为工作介质。夹持结构1是四棱台结构，包括顶面(未标示)、与顶面平行的底面11，以及位于顶面和底面11之间的四侧面；其中两相对的侧面12相对底面11的夹角均为鋭角且二者的延长线呈90°夹角；在本实施例中，两侧面12相对底面11的夹角均为45° ；实际应用中， 不应局限于此，不论其中任何一个夹角的大小，二者之和为90°均在本发明的保护范围中。两侧面12之间设置第一通光孔14，自底面11设置通向侧面12的第二通光孔13，第一通光孔14与第二通光孔13垂直且端部连通；本实施例中第一通光孔14与底面11平行。反射镜3、4分別通过焊接或铆接等机械方式装设在两侧面12上开设通光孔的位置处，故二者之间的夹角亦为90°，在本实施例中二者相对底面11的夹角均为45°。本实施例中镀膜參数为发射镜3—Sl:HR@1064nm ；反射镜4—S2 AR@808nm，Sl :HRil064nm, 45° ；实际应用中镜片3和镜片4可采用同一规格參数。第二夹持结构2是长方体结构，其包括与第一夹持结构1的底面11相对且基本平行设置的前、后主平面(未标示)，因此，亦与第一通光孔14平行；在与第一夹持结构1的第二通光孔13的相对应处开设至少一条第三通光孔21 ；本实施例中，对应的第二通光孔13 和第三通光孔同轴线设计，实际应用中二者的轴线平行亦可。本实施例所示的第三通光孔 21为两条，反射镜5和基频光部分输出镜6通过焊接或铆接等机械方式安装至第二夹持件 12上第三通光孔21所在的位置处，在这样的条件下，反射镜5和基频光部分输出镜6与第一通光孔14平行，反射镜5和基频光部分输出镜6 二者位置可以互換；实际应用中，第三通光孔21亦可只有一条，在这种情况下，基频光部分输出镜6的位置需与第三通光孔21对应。使用吋，反射镜3、4的反光面与发射镜5和基频光部分输出镜6的反光面相对。激光晶体7装于谐振腔中，且位于反射镜4和全反镜5的中心线上，其亦可位于反射镜3和基频光部分输出镜6的中心线上；激光晶体7可任选YAG、YV04、YLF等，实施方案采用 Nd:YV04，尺寸 3mm*3mm*10mm。激励源耦合镜组8和LD光纤耦合模块9共同组成泵浦系统，与激光晶体7和谐振腔共同形成激光器。激励源提供的能量穿过反射镜三及第一通光孔13到达激光晶体7在谐振腔内转化为激光最终通过基频光部分输出镜将激光输出。该激光器设计结构简単，在机械结构保证的前提下，可免提示，直接组装即可形成谐振腔。图2为激光器的第二夹持结构2有轻微倾斜变化的示意图，当第一夹持结构1或者第二夹持结构2有稍微倾斜吋，第二夹持结构2相对第一夹持结构1的底面虽然有一定角度傾斜，但根据光路反射原理，全反镜 5反射的光线到达反射镜3的入射角度有稍许改变，其反射光线的出射角度亦随之发生稍微变化仍能到达反射镜4，同理反射镜4的光线入射角度和出射角度亦随之调整使出射光线到达基频光部分输出镜，在上述光路反射过程中，若反射镜3的光线入射角度増加，则出射角度亦随者增加，而另一反射镜4的光线入射角度均随之减小，所以仍能满足谐振条件， 不会影响谐振腔的稳定输出。该图只是演示效果，实际应用中绝对不会形成如此大的角度改变，由此可验证该发明的可实施性。同理，对夹持エ装1进行一定角度旋转，也会得到相同的结论，此处不赘述。图3是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第二实施例的示意图，本发明第二实施例也为端泵基频激光器，是第一实施例的变形；与图1所示第一实施例相同的机构部分在此不再详细赘述，以下仅详细描述结构变更的部分。本实施例具有改进的谐振腔的激光器200包括激励源、谐振腔和工作介质三部分；其中激励源和工作介质不变；谐振腔中第一夹持结构1、安装在第一夹持结构1上的反射镜3、4、安装在第二夹持结构2’上的全反镜5 和基频光部分输出镜6，以及第ー夹持结构1和第二夹持结构2’ 二者之间的相对位置关系均不变化。本实施例中的第二夹持结构2’大体呈Z字形，包括分别设有与第一通光孔的轴线13相对应的第三通光孔21’的上夹持部22’、下夹持部23’，以及连接二者的连接部24’ ；其中上夹持部22’与下夹持部23’ 二者平行错开设置，因此装于第三通光孔21’对应位置处的全反镜5和基频光部分输出镜6亦平行设置，二者相对于第二通光道14亦平行，不会对光的反射传输路径产生影响；连接部24’大致位于第二夹持部2’的中间位置处并与上、下夹持部22’、23’垂直，实际应用中亦可为与上、下夹持部22’、23’非垂直连接。如此设计是为了在相同结构下变化激光晶体两侧腔长使用，实际应用中可根据设计要求，増加或縮小上夹持部22’和下夹持部23’之间的间距。与第一实施例相似，实际应用中可只在安装基频光部分输出镜6的上夹持部22’或下夹持部23’的与第一通光孔13的对应位置处开设 ー个第三通光孔21，。图4是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第三实施例的示意图。本实施例所示激光器为调Q激光器。本具有改进的谐振腔的激光器300包括激励源、谐振腔和工作介质， 上述结构均与第一实施例相同，与第一实施例不同的是，其在谐振腔中増加了ー个能对谐振腔的Q值进行调节的调Q装置10，调Q装置位于与激光晶体7所在位置不同的第一通光孔13和第三通光孔21所在的轴线上。图5是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第四实施例的示意图，本实施例所示激光器为双端泵双晶体激光器。本具有改进的谐振腔的激光器400包括激励源、谐振腔和工作介质，谐振腔的结构与第一实施例相同，激励源和工作介质位置不变，不同的是激励源和工作介质的数量均是第一实施例图示的两倍，两激励源分別在对应两第一通光道13的谐振腔外，两工作介质分别位于上下第一通光孔13和第三通光孔21之间的轴线上。图6是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第五实施例的示意图，本实施例所示激光器亦为调Q激光器。与其他实施例相比，本具有改进的谐振腔的激光器500改变了激励源进入谐振腔路线和工作介质即激光晶体7的位置，当激光晶体7的位置由第一通光孔 13和第三通光孔21之间位置的轴线上移到第二通光孔14内并位于其轴线上吋，激励源与激光晶体相対，亦转移到谐振腔外与第二通光孔14相对应的位置处。图7是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第六实施例的示意图，本实施例为第五实施例基础上的变形。与第六实施例相比，本具有改进的谐振腔的激光器600増加了一个激励源，使得激励源的数量由ー个变为两个，激光晶体7仍位于第二通光孔14内的轴线上，两激励源均与激光晶体相対，分别位于第一夹持结构1外与第二通光孔14的两端对应的位置处。图8是本发明具有改进的谐振腔的激光器的第七实施例，本实施例为二倍频激光器应用本次改进结构的示意图。与第四实施例相比，本具有改进的谐振腔的激光器700在第一通光孔13和第三通光孔21之间的轴线上与激光晶体7并列新增倍频光偏振输出镜12 和倍频晶体11，其中倍频晶体11靠近第二夹持结构2放置，倍频光偏振输出镜12位于激光晶体7和倍频晶体11之间。除上述实施例外，实际应用中根据需要图4至图8列举到的第三至第七实施例亦可使用图3所示第二实施例的变形结构，即安装在第二夹持结构2’上的全反镜5和基频光部分输出镜6可采用平行错开固定的方式来进行变形。与现有技术相比，本发明采用两侧面夹角呈90°的第一夹持结构1在侧面上分別固定两反射镜3和4、第二夹持结构2或2’固定全反镜5和与全反镜平行或在ー个平面上设置的基频光部分输出镜6构成的谐振腔，设计结构简単，成本较低，便于实现，而且在第 ー夹持结构1或第二夹持结构2有轻微倾斜变化吋，根据光线传输原理，仍能形成谐振结构，不会影响谐振腔的稳定输出。 以上仅列举了实际应用中该具有改进的谐振腔的激光器可以应用的部分激光器中的情況，本发明的保护范围不局限于上述列举到的端面泵浦激光器，如半导体侧面泵浦、 灯泵浦激光器等亦在本发明的保护范围中。
权利要求
1.一种激光器腔镜夹持结构，其特征在干其包括两侧面夹角呈90°的第一夹持结构和与第一夹持结构相对设置的第二夹持结构；第一夹持结构包括贯穿所述两侧面设置的第一通光孔和与第一通光孔垂直并与第一通光孔的两个端部相通并朝向第二夹持结构开设的两个第二通光孔；第二夹持结构包括至少ー个第三通光孔，该第三通光孔与所述的第二通光孔中的ー个对应；第二夹持结构还包括与第一通光孔平行的主平面，该至少ー个第三通光孔贯穿该主平面。
2.如权利要求1所述的激光器腔镜夹持结构，其特征在于所述第二夹持结构包括上夹持部、与上夹持部平行错开设置的下夹持部，以及连接二者的连接部，至少上夹持部和下夹持部二者之一上开设第三通光孔。
3.一种激光器谐振腔，其特征在干其包括两侧面夹角呈90°的第一夹持结构、固定在两侧面上的反射镜、与第一夹持结构相对设置的第二夹持结构，以及固定在第二夹持结构上的全反镜和基频光部分输出镜；第一夹持结构包括位于两反射镜之间的第一通光孔和与第一通光孔垂直相通并朝向第二夹持结构开设的两第二通光孔；第二夹持结构包括至少 ー个与第二通光孔对应且通向谐振腔外的第三通光孔，全反镜和基频光部分输出镜位于相同或相平行的平面上且二者均与第一通光孔平行；所述基频光部分输出镜安装在第三通光孔入口处。
4.如权利要求3所述的激光器谐振腔，其特征在于所述第二夹持结构呈Z字形，分別包括上夹持部、下夹持部，以及连接二者的连接部；其中上夹持部与下夹持部二者平行设置且二者中的至少ー个上开设第三通光孔。
5.如权利要求3或4所述的激光器谐振腔，其特征在于两反射镜相对于第二通光孔夹角均为45°。
6.如权利要求5所述的激光器谐振腔，其特征在于所述第三通光孔的数量为两个，全反镜和基频光输出镜都安装在第三通光孔入口处。
7.如权利要求5所述的激光器谐振腔，其特征在于第一夹持结构是四棱台结构，其包括与第二通光孔平行设置的底部，所述底部朝向第二夹持结构。
8.一种激光器包括激励源、谐振腔，工作介质，其特征在于所述谐振腔包括两侧面夹角呈90°的第一夹持结构、固定在两侧面上的反射镜、与第一夹持结构相对设置的第二夹持结构，以及固定在第二夹持结构上的全反镜和基频光部分输出镜；第一夹持结构包括位于两反射镜之间的第一通光孔和与第一通光孔垂直相通并朝向第二夹持结构开设的两第二通光孔；第二夹持结构包括至少ー个与第一通光孔对应且通向谐振腔外的第三通光孔， 全反镜和基频光部分输出镜位于相同或相平行的平面上且二者均与第一通光孔平行；至少基频光部分输出镜安装在第三通光孔入口处。
9.如权利要求8所述的激光器，其特征在于第二夹持结构是长方体结构，其与第一夹持结构的底面相对且平行设置。
10.如权利要求8所述的激光器，其特征在于所述工作介质数量为一，位于ー对第二通光孔和第三通光孔之间，所述激励源位于谐振腔外与第二通光孔和工作介质相対。
11.如权利要求10所述的激光器，其特征在于所述激光器还包括位于另ー对第二通光孔和第三通光孔之间的调Q装置。
12.如权利要求11所述的激光器，其特征在于所述激光器还包括位于工作介质和第三通光孔之间的倍频光偏振输出镜和倍频晶体，其中倍频晶体靠近第二夹持结构放置。
13.如权利要求8所述的激光器，其特征在于所述工作介质和激励源数量均为ニ，每一工作介质分别位于ー对第二通光孔和第三通光孔之间，每ー激励源位于谐振腔外分别与一第二通光孔和工作介质相対。
14.如权利要求8所述的激光器，其特征在于所述工作介质位于第一通光孔中，激光源位于谐振腔外与第一通光孔和工作介质相対。
15.如权利要求14所述的激光器，其特征在于所述激光器还包括位于ー对第二通光孔和第三通光孔之间的调Q装置。
16.如权利要求15所述的激光器，其特征在于所述激光源数量为ニ，分別位于谐振腔外第一通道的两端与工作介质相対。
全文摘要
本发明涉及一种激光器腔镜夹持机构、激光器谐振腔及激光器。该激光器腔镜夹持机构包括两侧面夹角呈90°的第一夹持结构、固定在两侧面上的反射镜、第二夹持结构，以及固定在第二夹持结构上的全反镜和基频光部分输出镜；第一夹持结构包括位于两反射镜之间的第二通光孔和与第二通光孔垂直相通并朝向第二夹持结构开设的两第一通光孔；第二夹持结构包括两个与第一通光孔轴线一致且通向谐振腔外的第三通光孔，全反镜和基频光部分输出镜二者位于相同的平面上或者平行设置且均与第二通光孔平行。本发明设计结构简单，成本较低，便于实现，而且在第一夹持结构1或第二夹持结构2有轻微倾斜变化时，仍能形成谐振结构，可靠性好。
文档编号H01S3/02GK102544988SQ20111010337
公开日2012年7月4日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年2月25日
发明者周密, 康治军, 樊仲维, 毛柘, 王培峰, 王小发, 石朝辉, 闫晓超 申请人:北京国科世纪激光技术有限公司