一种新型激光放大器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及全固态激光【技术领域】，具体公开一种新型激光放大器。本发明的新型激光放大器，包括：沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质1和光学棱镜3；其中，所述激光工作物质1为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质1各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。本发明与传统棒状工作物质相比，由于有效的减小了内部热致折射率梯度，因此热致折射率梯度减小很多，光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效减弱光束产生的波前畸变；制作简单且成本低廉，容易满足对加工工艺的精度要求。
【专利说明】一种新型激光放大器
【技术领域】
[0001]本发明涉及全固态激光【技术领域】，特别涉及一种新型激光放大器。
【背景技术】
[0002]高平均功率高光束质量激光器在工业、医疗、国防、科研等领域有着广泛的应用。然而在所有的固体激光器系统中，激光介质吸收的抽运光中有一部分转变成热能沉积在介质内部；同时，激光介质受到外界的冷却，使得激光介质内部形成非均匀的温度场分布，温度分布的不均匀，进而在介质内形成热应变和热应力分布，热应力导致介质的折射率发生变化将引起热致双折射效应。
[0003]在很多激光系统中，要求激光的偏振态为线偏振光。因此，热致双折射将降低激光输出功率，劣化光束质量，限制激光重复频率的提高。激光介质热效应问题限制激光输出功率并影响输出的光束质量。并且，随着抽运功率的增大，激光增益介质较差的热性能对整个装置的性能的影响越显突出。
[0004]传统的棒状工作物质热梯度大、散热效果差、光束质量差；而板条工作物质虽然能有效减小热效应问题，但其对于制造工艺的要求极高，很难达到要求的精度。
[0005]如申请号为200810222337.1减小温度梯度的工作物质，其中圆棒状工作物质表面的薄膜层将工作物质与冷却液体隔开，起到缓冲温度变化的作用。但其缺点在于，晶体棒散热差、棒中心储能大、径向温度梯度大，不能获得高功率高光束质量的激光输出。
【发明内容】
[0006]本发明旨在克服现有激光放大器技术的缺陷，容易满足对加工工艺的精度要求，提高能量输出，提供一种新型激光放大器。
[0007]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]本发明提供一种新型激光放大器，包括:沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质I和光学棱镜3，激光工作物质I外的石英玻璃管9以及用于泵浦的激光二极管叠阵10 ;其中，所述激光工作物质I为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质I各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
[0009]—些实施例中，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆柱体切除椎体后的形状。
[0010]一些实施例中，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆锥体。
[0011 ] 一些实施例中，所述激光工作物质1、光学棱镜2和光学棱镜3具有圆锥面，所述圆锥面用于调节激光方向。
[0012]—些实施例中，所述光学棱镜2和光学棱镜3相对于所述激光工作物质I对称布置；工作时，激光束从所述光学棱镜2输入所述激光工作物质1，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质I的端面6输出，进入所述光学棱镜3，最终从所述光学棱镜3输出。
[0013]一些实施例中，所述激光工作物质I的材料为Nd:YAG,Nd:YVO4, Yb:YAG,Nd:YLF、Nd:Gd:V04、钕玻璃或铒玻璃。
[0014]一些实施例中，所述激光工作物质I长度为38-150mm，壁厚为2_10mm。
[0015]一些实施例中，所述激光工作物质I的内部和/或外部具有冷却水路。
[0016]本发明的有益效果在于:与传统棒状工作物质相比，由于有效的减小了内部热致折射率梯度，因此热致折射率梯度减小很多，光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效减弱光束产生的波前畸变；制作简单且成本低廉，容易满足对加工工艺的精度要求。在进一步的方案中，激光工作物质I内部和外部通过冷却水路通水冷却，减小泵浦过程晶体内部产生的热效应；同时激光在晶体中呈“之”字形全反射传播，有效地减小热透镜、热致应力双折射、表面形变等一系列热效应，最终改善激光输出功率并影响输出的光束质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例1新型激光放大器的结构示意图。
[0018]图2是本发明实施例2新型激光放大器的结构示意图。
[0019]图3是本发明新型激光放大器的工作结构端面示意图。
[0020]图4是本发明实施例1新型激光放大器的激光工作物质侧面示意图。
[0021]图5是本发明实施例2新型激光放大器的激光工作物质侧面示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
[0023]本发明提供一种新型激光放大器，包括:沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质I和光学棱镜3。
[0024]其中，所述激光工作物质I为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质I各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
[0025]本发明由于有效的减小了内部折射率梯度，因此折射率梯度减小很多，光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效减弱光束产生的波前畸变；制作简单且成本低廉，容易满足对加工工艺的精度要求。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，本发明实施例1的新型激光放大器，包括:沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质I和光学棱镜3。
[0028]其中，所述激光工作物质I为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质I各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
[0029]所述光学棱镜2、光学棱镜3相同，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆柱体切除椎体后的形状。
[0030]所述激光工作物质1、光学棱镜2和光学棱镜3具有圆锥面，分别为圆锥面4、5、6、7，所述圆锥面4、5、6、7用于调节激光方向，既可镀制增透膜层也可不镀制膜层。
[0031]所述激光工作物质I的内部和/或外部具有冷却水路，即内部和外部都可以通水冷却。如图3所示，冷却水8设置在石英玻璃管9和激光工作物质I之间，所述激光二极管10用于侧面泵浦。
[0032]相对于整个放大器的对称轴，整个放大器呈对称结构，所述光学棱镜2和光学棱镜3相对于所述激光工作物质I对称布置。
[0033]工作时，激光束从所述光学棱镜2输入所述激光工作物质1，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质I的端面6输出，进入所述光学棱镜3，最终从所述光学棱镜3准直输出。有效地减小热透镜、热致应力双折射、表面形变等一系列热效应。
[0034]该激光放大器，能够有效地减弱晶体热透镜效应、减小内部的热应力和减弱光束波前畸变。使用这种激光放大器制成的激光二极管侧面泵浦的Nd:YAG激光器可以获得更高输出功率、光束质量更好的激光。
[0035]实施例2
[0036]如图2所示，本发明实施例2的新型激光放大器，包括:沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质I和光学棱镜3。
[0037]其中，所述激光工作物质I为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质I各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
[0038]所述光学棱镜2、光学棱镜3相同，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆锥体。
[0039]所述激光工作物质1、光学棱镜2和光学棱镜3具有圆锥面，分别为圆锥面4、5、6、7，所述圆锥面4、5、6、7用于调节激光方向，既可镀制增透膜层也可不镀制膜层。
[0040]所述激光工作物质I的内部和/或外部具有冷却水路，即内部和外部都可以通水冷却，减小泵浦过程晶体内部产生的热效应。如图3所示，冷却水8设置在石英玻璃管9和激光工作物质I之间，所述激光二极管10用于侧面泵浦。
[0041]相对于整个放大器的对称轴，整个放大器呈对称结构，所述光学棱镜2和光学棱镜3相对于所述激光工作物质I对称布置。
[0042]工作时，激光束从所述光学棱镜2输入所述激光工作物质1，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质I的端面6输出，进入所述光学棱镜3，最终从所述光学棱镜3准直输出。有效地减小热透镜、热致应力双折射、表面形变等一系列热效应。
[0043]上述实施例1、2中，所述激光工作物质I的材料为Nd:YAG, Nd:YV04、Yb:YAG, Nd:YLF、Nd:Gd:V04、钕玻璃或铒玻璃。进一步地，所述激光工作物质I长度为38-150mm，壁厚为 2_10mm。
[0044]以上所述本发明的【具体实施方式】，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种新型激光放大器，其特征在于，包括:沿光路布置的光学棱镜(2)、激光工作物质⑴和光学棱镜⑶； 其中，所述激光工作物质(I)为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角区域，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质(I)各个面均精确抛光；光学棱镜(2)和光学棱镜(3)相同。
2.如权利要求1所述的新型激光放大器，其特征在于，所述光学棱镜(2)、光学棱镜(3)为圆柱体切除椎体后的形状。
3.如权利要求1所述的新型激光放大器，其特征在于，所述光学棱镜(2)、光学棱镜(3)为圆锥体。
4.如权利要求2或3所述的新型激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(I)、光学棱镜(2)和光学棱镜(3)具有圆锥面，所述圆锥面用于调节激光方向。
5.如权利要求2或3所述的新型激光放大器，其特征在于，所述光学棱镜(2)和光学棱镜(3)相对于所述激光工作物质(I)对称布置；工作时，激光束从所述光学棱镜(2)输入所述激光工作物质(I)，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质(I)的端面(6)输出，进入所述光学棱镜(3)，最终从所述光学棱镜(3)输出。
6.如权利要求1所述的新型激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(I)的材料为Nd:YAG、Nd:YV04、Yb:YAG、Nd:YLF、Nd:Gd:V04、钕玻璃或铒玻璃。
7.如权利要求1所述的新型激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(I)长度为38-150mm，壁厚为 2_10_。
8.如权利要求1所述的新型激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(I)的内部和/或外部具有冷却水路。
【文档编号】H01S3/042GK104505704SQ201410776084
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】樊仲维, 肖红, 赵天卓, 黄科 申请人:中国科学院光电研究院