一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，包括：平面全反镜和透射率20%的凹面镜构成的谐振腔，平面全反镜对1064nm波长光全反射，谐振腔内有多级Nd:YAG晶体棒，其特征是：通过调节Nd:YAG在晶体棒中的参杂浓度或对泵浦源的输出功率控制，使泵浦源输出的泵浦光照射在Nd:YAG晶体棒后，每一级Nd:YAG晶体棒内部形成光学参数相近的热透镜，泵浦源输出的泵浦光在晶体边缘或晶体外汇聚成腰，且所有热透镜所形成的腰斑位置对称，其中前后热透镜共焦平面，最后一个晶体的热透镜与凹面反射镜共焦平面，实现泵浦区域和激光低阶模区域重叠，在两块掺杂晶体之间放入不掺杂的玻璃棒，用来调节热透镜之间的距离，以保证对泵浦光的控制效果。
【专利说明】一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光【技术领域】，涉及一种二极管泵浦固体激光器谐振腔装置，特别是一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法。
技术背景
[0002]在固体激光器中，要使泵浦光和振荡光低阶模匹配，即要求泵浦光半径小，但实际中，泵浦光存在一定的发散角，随光束的传播，在激光晶体内光斑半径会很快增大，如果不加以控制，大量的泵浦光能量将会消耗在低阶模以外的区域，不但严重降低激光器效率，还会由于高阶模成分的增多影响激光器的光束质量，为此，我们对晶体内热透镜加以利用，设计适合的热透镜控制光斑。
[0003]晶体在吸收泵浦光时，不同浓度的晶体吸收的能量不同，我们对晶体掺杂浓度加以控制，让其形成焦距合适的热透镜，让泵浦光和振荡光低阶模匹配，这样做的好处是:泵浦光区域和激光低阶模区域重合，抑制激光晶体内高阶模的生成，提高激光器的效率，同时提高激光器的光束质量。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔，实现泵浦区域和激光低阶模区域重叠匹配，在一定功率下，通过对不同浓度晶体热透镜焦距的定量计算以及实验测定,并经过声光调Q,输出大功率、高质量的激光。
[0005]本发明的目的是这样实现的，一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，包括:平面全反镜和透射率20%的凹面镜构成的谐振腔，平面全反镜对1064nm波长光全反射，谐振腔内有多级Nd = YAG晶体棒，其特征是:通过调节Nd = YAG在晶体棒中的参杂浓度或对泵浦源的输出功率控制，使泵浦源输出的泵浦光照射在Nd: YAG晶体棒后，每一级NdiYAG晶体棒内部形成光学参数相近的热透镜，泵浦源输出的泵浦光在晶体边缘或晶体外汇聚成腰，且所有热透镜所形成的腰斑位置对称，其中前后热透镜共焦平面，最后一个晶体的热透镜与凹面反射镜共焦平面，实现泵浦区域和激光低阶模区域重叠，在两块掺杂晶体之间放入不掺杂的玻璃棒，用来调节热透镜之间的距离，以保证对泵浦光的控制效果。
[0006]所述的光学参数是热透镜的焦距。
[0007]所述的输出功率控制是通过线性调节控制。
[0008]所述的Nd:YAG晶体棒与透射率20%的凹面镜之间有声光调Q开关。
[0009]所述的泵浦源输出的泵浦光照射在Nd:YAG晶体棒是通过垂直端面泵浦。
[0010]所述的泵浦源输出的泵浦光照射在Nd:YAG晶体棒是侧端面泵浦。
[0011]本发明的特点是，在泵浦功率一定的条件下，不同浓度的晶体形成热透镜焦距不同，我们选择合适的热透镜焦距与晶体位置，使得每两段晶体中热透镜共焦平面，输出镜为凹面镜，且与最后一段晶体共焦平面，这便实现了泵浦区域和激光低阶模区域重叠，提高了激光器的光束质量与效率。[0012]下面将结合实施例对本发明做进一步说明【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例1结构示意图；
[0014]图2是本发明实施例2结构示意图；
[0015]图3是本发明实施例3结构示意图。
[0016]图中:1.泵浦源；2.平面全反镜；3.不同浓度Nd = YAG晶体棒；4.热透镜；5.不参杂的玻璃棒；6.声光Q开关；7.透射率20%的凹面镜。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
【权利要求】
1.一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，包括:平面全反镜(2)和透射率20%的凹面镜(7)构成的谐振腔，平面全反镜(2)对1064nm波长光全反射，谐振腔内有多级Nd = YAG晶体棒(3)，其特征是:通过调节Nd = YAG在晶体棒中的参杂浓度或对泵浦源(I)的输出功率控制，使泵浦源(I)输出的泵浦光照射在Nd = YAG晶体棒后，每一级Nd = YAG晶体棒内部形成光学参数相近的热透镜(4)，泵浦源(I)输出的泵浦光对晶体边缘或晶体外汇聚成腰，且所有热透镜所形成的腰斑位置对称，其中前后热透镜共焦平面，最后一个晶体的热透镜与凹面反射镜共焦平面，实现泵浦区域和激光低阶模区域重叠，在两块掺杂晶体之间放入不掺杂的玻璃棒(5)，用来调节热透镜之间的距离，以保证对泵浦光的控制效果。
2.根据权利要求1所述的一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，其特征是:所述的光学参数是热透镜(4)的焦距。
3.根据权利要求1所述的一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，其特征是:所述的输出功率控制是通过线性调节控制。
4.根据权利要求1所述的一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，其特征是:所述的Nd = YAG晶体棒与透射率20%的凹面镜之间有声光调Q开关(6)。
5.根据权利要求1所述的一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，其特征是:所述的泵浦源(I)输出的泵浦光照射在Nd:YAG晶体棒是通过垂直端面泵浦。
6.根据权利要求1所述的一种利用热透镜提高光束质量的激光谐振腔的方法，其特征是:所述的泵浦源(I)输出的泵浦光照射在Nd:YAG晶体棒是侧端面泵浦。
【文档编号】H01S3/08GK103762490SQ201410018816
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】屈鹏飞, 王石语, 过振, 蔡德芳, 李兵斌 申请人:西安电子科技大学