板条激光器的制作方法

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种板条激光器。

背景技术：

高功率固体激光技术在工业、医疗以及基础科学研究等领域有着广阔的前景需求，是激光技术的一个重要研究方向。在高功率固体激光技术研究中，泵浦作为高功率激光的能量提供源，泵浦技术的发展引起了人们的普遍重视。在众多的泵浦技术中，端面泵浦技术成为发展最为迅速的泵浦技术之一，其优点在于：泵浦光的传输路径与激光的传输路径相互重叠或者平行，两者模式能够匹配，有利于高效率、高光束质量的激光输出。

相关技术中，由于泵浦光是沿着泵浦方向以指数衰减的规律被激光晶体所吸收，因此泵浦光在激光晶体内的分布不均匀，激光晶体端部的泵浦光强度较大，激光晶体中间位置的泵浦光强度较弱，使得激光晶体的中心与端部会形成较大的温度梯度差，导致激光晶体断裂。此外，并不是所有的泵浦光都会被激光晶体所吸收，而未被激光晶体吸收的泵浦光不仅会造成浪费、不利于激光的高效输出，还会对激光元件造成损伤。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种板条激光器，用以至少解决相关技术中泵浦光浪费、激光晶体容易断裂的问题。

根据本发明实施例的板条激光器，包括：

谐振腔反射镜和谐振腔输出镜，两者同轴设置，并形成谐振腔；

板条激光晶体，位于谐振腔内，并与谐振腔反射镜和谐振腔输出镜同轴设置；

第一泵浦装置，位于板条激光晶体的一端，用于发出泵浦光并从板条激光晶体的一端入射至板条激光晶体；

第一反射镜，位于板条激光晶体的另一端，用于将从板条激光晶体的另一端出来的未被吸收的泵浦光反射至板条激光晶体内。

根据本发明的一些实施例，上述板条激光器还包括：

第二泵浦装置，位于板条激光晶体的另一端，用于发出泵浦光并从板条激光晶体的另一端入射至板条激光晶体；

第二反射镜，位于板条激光晶体的一端，第二反射镜适于将从板条激光晶体的一端出来的未被吸收的泵浦光反射至板条激光晶体内。

在本发明的一些实施例中，第二泵浦装置与第一泵浦装置位于板条激光晶体的两侧。

在本发明的一些实施例中，第一泵浦装置包括：

依次同轴设置的第一泵浦源、第一扩束镜、第一聚焦镜；

第二扩束镜，第二扩束镜的中心轴线与第一聚焦镜的中心轴线垂直；

第一偏振片，第二扩束镜的中心轴线与第一聚焦镜的中心轴线相交于第一偏振片，且两者与第一偏振片的中心轴线的夹角均为45°；

第一泵浦源的泵浦光依次穿过第一扩束镜、第一聚焦镜后入射至第一偏振片，经过第一偏振片的反射后入射至第二扩束镜，并穿过第二扩束镜后入射至板条激光晶体。

进一步地，第二泵浦装置包括：

依次同轴设置的第二泵浦源、第三扩束镜、第二聚焦镜；

第四扩束镜，第四扩束镜的中心轴线与第二聚焦镜的中心轴线垂直；

第二偏振片，第四扩束镜的中心轴线与第二聚焦镜的中心轴线相交于第二偏振片，且两者与第二偏振片的中心轴线的夹角均为45°；

第四扩束镜与板条激光晶体之间设有半波片；

第二泵浦源的泵浦光依次经过第三扩束镜、第二聚焦镜后入射至第二偏振片上，经过第二偏振片的反射后入射至第四扩束镜，并依次穿过第四扩束镜、半波片后入射至板条激光晶体；

第二偏振片位于半波片与第一反射镜之间，第一偏振片位于第二扩束镜与第二反射镜之间；

从板条激光晶体的另一端出来的未被吸收的泵浦光依次穿过半波片、第四扩束镜、第二偏振片后入射至第一反射镜，经过第一反射镜的反射后依次穿过第二偏振片、第四扩束镜、半波片后入射至板条激光晶体；

从板条激光晶体的一端出来的未被吸收的泵浦光依次穿过第二扩束镜、第一偏振片后入射至第二反射镜，经过第二反射镜的反射后依次穿过第一偏振片、第二扩束镜后入射至板条激光晶体。

在本发明的一些实施例中，第一聚焦镜包括同轴设置的第一子聚焦镜和第二子聚焦镜。

根据本发明的一些实施例，板条激光晶体包括相互平行的第一端面和第二端面，板条激光晶体的中心轴线与第一端面的夹角大于0°且小于90°。

进一步地，第一泵浦装置发出的泵浦光从所述板条激光晶体的端部入射，经所述第一端面反射，被所述板条激光晶体吸收。

根据本发明的一些实施例，上述板条激光器还包括：

冷却套，冷却套设于板条激光晶体。

根据本发明的一些实施例，上述板条激光器还包括：

第一谐振腔透镜，第一谐振腔透镜位于谐振腔反射镜与板条激光晶体之间；

第二谐振腔透镜，第二谐振腔透镜位于谐振腔输出镜与板条激光晶体之间。

采用本发明实施例，通过在板条激光晶体远离第一泵浦装置的一端设置第一反射镜，第一反射镜可以将从板条激光晶体出来的未被吸收的泵浦光反射至板条激光晶体内，不仅可以有效降低泵浦光的浪费、避免未被吸收的泵浦光对板条激光器的损坏，还可以提高泵浦光在激光晶体内分布的均匀性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例中板条激光器的结构示意图；

图2是本发明实施例中板条激光器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1是本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的板条激光器100，包括谐振腔反射镜8、谐振腔输出镜13、板条激光晶体11、第一泵浦装置200和第一反射镜17。谐振腔反射镜8和谐振腔输出镜13同轴设置，并形成谐振腔。板条激光晶体11位于谐振腔内，并与谐振腔反射镜8和谐振腔输出镜13同轴设置。可以理解的是，板条激光晶体11位于谐振腔反射镜8和谐振腔输出镜13之间，板条激光晶体11的中心轴线、谐振腔反射镜8的中心轴线和谐振腔输出镜13的中心轴线均共线。板条激光晶体11的一端与谐振腔反射镜8相对且间隔开，板条激光晶体11的另一端与谐振腔输出镜13相对且间隔开。

第一泵浦装置200位于板条激光晶体11的一端，用于发出泵浦光并从板条激光晶体11的一端入射至板条激光晶体11。可以理解的是，第一泵浦装置200可以形成朝向板条激光晶体11的一端入射的泵浦光。第一反射镜17位于板条激光晶体11的另一端，用于将从板条激光晶体11的另一端出来的未被吸收的泵浦光反射至板条激光晶体11内。

需要解释的是，第一泵浦装置200发出的泵浦光进入板条激光晶体11后，一部分可以被板条激光晶体11吸收，还有一部分未被板条激光晶体11吸收，未被板条激光晶体11吸收的泵浦光从板条激光晶体11的另一端出来后可以入射至第一反射镜17，第一反射镜17可以将该部分泵浦光反射至板条激光晶体11，以再次被板条激光晶体11吸收。

采用本发明的上述实施例，通过在板条激光晶体11远离第一泵浦装置200的一端设置第一反射镜17，第一反射镜17可以将从板条激光晶体11出来的未被吸收的泵浦光反射至板条激光晶体11内，不仅可以有效降低泵浦光的浪费、避免泵浦光对板条激光器100的损坏，还可以提高泵浦光在板条激光晶体11内分布的均匀性。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

图2是本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图2所示，根据本发明的一些实施例，上述板条激光器100还可以包括第二泵浦装置300和第二反射镜7，第二泵浦装置300位于板条激光晶体11的另一端，用于发出泵浦光并从板条激光晶体11的另一端入射至板条激光晶体11。第二反射镜7位于板条激光晶体11的一端，第二反射镜7适于将从板条激光晶体11的一端出来的未被吸收的泵浦光反射至板条激光晶体11内。由此，可以提高板条激光器100的输出效率，同时提高板条激光器100内泵浦光分布均匀性，以减小板条激光器100内各个区域间的温差，降低板条激光器100的损耗，延迟板条激光器100的使用寿命。

图1是本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图2所示，在本发明的一些实施例中，第二泵浦装置300与第一泵浦装置200可以位于板条激光晶体11的两侧。例如，第一泵浦装置200可以位于板条激光晶体11的上方，第二泵浦装置300可以位于板条激光晶体11的下方。

图1和图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图1及图2所示，在本发明的一些实施例中，第一泵浦装置200可以具体包括第一泵浦源1、第一扩束镜2、第一聚焦镜210、第二扩束镜6和第一偏振片5。第一泵浦源1、第一扩束镜2、第一聚焦镜210依次同轴设置，换言之，第一扩束镜2位于第一泵浦源1和第一聚焦镜210之间，第一扩束镜2的中心轴线、第一泵浦源1的中心轴线、第一聚焦镜210的中心轴线均共线。第二扩束镜6靠近第一聚焦镜210设置，且第二扩束镜6的中心轴线与第一聚焦镜210的中心轴线垂直。第二扩束镜6的中心轴线与第一聚焦镜210的中心轴线相交于第一偏振片5，第二扩束镜6的中心轴线与第一偏振片5的中心轴线的夹角为45°，第一聚焦镜210的中心轴线与第一偏振片5的中心轴线的夹角为45°。

第一泵浦源1形成的泵浦光依次穿过第一扩束镜2、第一聚焦镜210后入射至第一偏振片5，经过第一偏振片5反射至第二扩束镜6，并穿过第二扩束镜6后入射至板条激光晶体11。

图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图2所示，在本发明的一些实施例中，第二泵浦装置300可以具体包括第二泵浦源21、第三扩束镜20、第二聚焦镜220、第四扩束镜15和第二偏振片16。第二泵浦源21、第三扩束镜20、第二聚焦镜220依次同轴设置，换言之，第三扩束镜20位于第二泵浦源21和第二聚焦镜220之间，第二泵浦源21的中心轴线、第三扩束镜20的中心轴线、第二聚焦镜220的中心轴线共线。第四扩束镜15的中心轴线与第二聚焦镜220的中心轴线垂直，第四扩束镜15的中心轴线与第二聚焦镜220的中心轴线相交于第二偏振片16，第四扩束镜15的中心轴线与第二偏振片16的中心轴线的夹角为45°，第二聚焦镜220的中心轴线与第二偏振片16的中心轴线的夹角为45°。

第四扩束镜15与板条激光晶体11之间设有半波片14。半波片14可以用于改变泵浦光的偏振态。第二泵浦源21的泵浦光依次经过第三扩束镜20、第二聚焦镜220后入射至第二偏振片16上，经过第二偏振片16反射至第四扩束镜15，并依次穿过第四扩束镜15、半波片14后入射至板条激光晶体11。

第二偏振片16位于半波片14与第一反射镜17之间，第一偏振片5位于第二扩束镜6与第二反射镜7之间。例如，第一反射镜17、半波片14、第四扩束镜15同轴设置，第一反射镜17和第四扩束镜15分别位于第二偏振片16的两侧，第二扩束镜6和第二反射镜7同轴设置，第二反射镜7和第二扩束镜6分别位于第一偏振片5的两侧。

从板条激光晶体11的另一端出来的未被吸收的泵浦光依次穿过半波片14、第四扩束镜15、第二偏振片16后入射至第一反射镜17，经过第一反射镜17反射后依次穿过第二偏振片16、第四扩束镜15、半波片14后入射至板条激光晶体11。

从板条激光晶体11的一端出来的未被吸收的泵浦光依次穿过第二扩束镜6、第一偏振片5后入射至第二反射镜7，经过第二反射镜7的反射后依次穿过第一偏振片5、第二扩束镜6后入射至板条激光晶体11。

如此排布，可以优化板条激光器100内各个部件的排布，减小板条激光器100的体积。

图1和图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中，第一聚焦镜210可以包括同轴设置的第一子聚焦镜3和第二子聚焦镜4。

图1和图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，板条激光晶体11包括相互平行的第一端面和第二端面，板条激光晶体11的中心轴线与第一端面的夹角大于0°且小于90°。例如，板条激光晶体11的中心轴线与第一端面的夹角可以为30°、15°、45°或20°等，可以根据实际需求进行设置，只要在板条激光晶体11的两端形成切角即可。

进一步地，如图1和图2所示，第一泵浦装置200发出的泵浦光从板条激光晶体11一端的端部入射，经第一端面反射，被板条激光晶体11吸收。第二泵浦装置300发出的泵浦光从板条激光晶体11另一端的端部入射，经第二端面反射，被板条激光晶体11吸收。例如，第一泵浦装置200形成的泵浦光可以从板条激光晶体11一端的外周壁垂直射入，经第一端面反射，被板条激光晶体11吸收。第二泵浦装置300形成的泵浦光从板条激光晶体11另一端的外周壁垂直射入，经第二端面反射，被板条激光晶体11吸收。

图1和图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，上述板条激光器100还可以包括冷却套10，冷却套10设于板条激光晶体11。由此，冷却套10可以用于冷却板条激光晶体11，以避免板条激光晶体11在工作过程中温度持续升高造成断裂的情况。尤其对于高功率激光器而言，其在工作时会产生大量的废热，冷却套10可以对板条激光晶体11进行冷却，减小热效应。例如，冷却套10可以外套于板条激光晶体11。

图1和图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，上述板条激光器100还可以包括第一谐振腔透镜9和第二谐振腔透镜12，第一谐振腔透镜9位于谐振腔反射镜8与板条激光晶体11之间，第二谐振腔透镜12，第二谐振腔透镜12位于谐振腔输出镜13与板条激光晶体11之间。由于板条激光晶体11的激光工作过程中的热效应会导致激光在谐振腔内振荡产生畸变，第一谐振腔透镜9、第二谐振腔透镜12可以构成一组像传递系统，从而减小激光在谐振腔内的畸变。

进一步地，如图1和图2所示，第一谐振腔透镜9、板条激光晶体11、第二谐振腔透镜12、谐振腔反射镜8、谐振腔输出镜13同轴设置。

板条激光器100可以为半导体激光阵列双端双程泵浦的板条激光器、激光二极管双端双程抽运yb:yag板条激光器。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

下面参照图2以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的板条激光器100。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

图2均为本发明实施例的板条激光器的结构示意图，如图2所示，本发明实施例所提供的一种板条激光器100包括谐振腔反射镜8、谐振腔输出镜13、板条激光晶体11、第一泵浦装置200、第一反射镜17、第二泵浦装置300、第二反射镜7、半波片14、冷却套10、第一谐振腔透镜9、第二谐振腔透镜12。

谐振腔反射镜8、第一谐振腔透镜9、板条激光晶体11、第二谐振腔透镜12、谐振腔输出镜13依次同轴设置。谐振腔反射镜8、谐振腔输出镜13构成谐振腔。板条激光晶体11形成的激光可以在谐振腔内谐振，以达到所需要的激光并从谐振腔输出镜13输出。另外，由于激光工作过程中的热效应会导致激光在谐振腔内振荡产生畸变，所以第一谐振腔透镜9、第二谐振腔透镜12构成一组像传递系统以此来减小激光在谐振腔内的畸变。

第一泵浦装置200与第二泵浦装置300分别位于板条激光晶体11的两侧，且第一泵浦装置200靠近板条激光晶体11的一端设置，第二泵浦装置300靠近板条激光晶体11的另一端设置，第一反射镜17靠近第二泵浦装置300设置，第二反射镜7靠近第一泵浦装置200设置。板条激光晶体11两端的端面平行且45°倾斜设置。冷却套10外套于板条激光晶体11且板条激光晶体11的两端外漏。

具体而言，第一泵浦装置200包括第一泵浦源1、第一扩束镜2、第一聚焦镜210、第二扩束镜6和第一偏振片5。第一聚焦镜210包括同轴设置的第一子聚焦镜3和第二子聚焦镜4。第一泵浦源1、第一扩束镜2、第一子聚焦镜3和第二子聚焦镜4依次同轴设置，第二扩束镜6靠近第二子聚焦镜4设置，且第二扩束镜6的中心轴线与第二子聚焦镜4的中心轴线垂直。第二扩束镜6的中心轴线与第二子聚焦镜4的中心轴线相交于第一偏振片5，第二扩束镜6的中心轴线与第一偏振片5的中心轴线的夹角为45°，第二子聚焦镜4的中心轴线与第一偏振片5的中心轴线的夹角为45°。

第二泵浦装置300可以具体包括第二泵浦源21、第三扩束镜20、第二聚焦镜220、第四扩束镜15和第二偏振片16。第二聚焦镜220包括同轴设置的第三子聚焦镜19和第四子聚焦镜18。第二泵浦源21、第三扩束镜20、第三子聚焦镜19和第四子聚焦镜18依次同轴设置，第四扩束镜15的中心轴线与第四子聚焦镜18的中心轴线垂直，第四扩束镜15的中心轴线与第四子聚焦镜18的中心轴线相交于第二偏振片16，第四扩束镜15的中心轴线与第二偏振片16的中心轴线的夹角为45°，第四子聚焦镜18的中心轴线与第二偏振片16的中心轴线的夹角为45°。第四扩束镜15与板条激光晶体11之间设有半波片14。半波片14可以用于改变激光的偏振态。半波片14与第四扩束镜15同轴设置。

第一反射镜17、第四扩束镜15、半波片14依次同轴设置，第一反射镜17和第四扩束镜15分别位于第二偏振片16的两侧。第二扩束镜6和第二反射镜7同轴设置，第二反射镜7和第二扩束镜6分别位于第一偏振片5的两侧。

第一泵浦源1为te方向偏振的半导体激光器(第一泵浦源1发出te方向偏振的泵浦光)，第一扩束镜2与第二扩束镜6均为x方向柱透镜。第一子聚焦镜3和第二子聚焦镜4均为y方向柱透镜。第一泵浦源1形成的泵浦光经过第一扩束镜2、第一子聚焦镜3、第二子聚焦镜4、第二扩束镜6处理后整形成一个和板条激光晶体11一端的端部相匹配的光斑。第一偏振片5对te偏振模式的泵浦光全反射，对tm偏振模式的泵浦光全透射。穿过第二子聚焦镜4后的泵浦光经过第一偏振片5后被全反射，光路折叠90°，以te偏振模式入射至板条激光晶体11的一端。未被板条激光晶体11吸收的te偏振模式的泵浦光由板条激光晶体11另一端的端面反射至半波片14，在经过半波片14后，该部分te偏振模式的泵浦光转化为tm偏振模式的泵浦光并穿过第四扩束镜15入射至第二偏振片16。由于第二偏振片16对tm偏振模式的泵浦光为全透射，所以转化成tm偏振模式的泵浦光穿过第二偏振片16后入射至第一反射镜17，并通过第一反射镜17反射后再次穿过第二偏振片16、第四扩束镜15后入射至半波片14，经过半波片14转化为te偏振模式的泵浦光再次进入板条激光晶体11。

第二泵浦源21为te方向偏振的半导体激光器(第二泵浦源21发出te方向偏振的泵浦光)，第三扩束镜20与第四扩束镜15均为x方向柱透镜。第三子聚焦镜19和第四子聚焦镜18均为y方向柱透镜。第二泵浦源21形成的泵浦光经过第三扩束镜20、第三子聚焦镜19、第四子聚焦镜18、第四扩束镜15处理后整形成一个和板条激光晶体11另一端的端部相匹配的光斑。第二偏振片16对te偏振模式的泵浦光全反射，对tm偏振模式的泵浦光全透射。穿过第四子聚焦镜18后的泵浦光经过第二偏振片16后被全反射，光路折叠90°并以te偏振模式入射至半波片14，经过半波片14后转换成tm偏振模式的泵浦光并入射至板条激光晶体11的另一端。未被板条激光晶体11吸收的tm偏振模式的泵浦光由板条激光晶体11一端的端面反射至第二扩束镜6，并入射至第二偏振片16，由于未被吸收的泵浦光为tm偏振模式的激光，第一偏振片5对tm偏振模式的泵浦光为全透射，tm偏振模式的泵浦光穿过第一偏振片5后入射至第二反射镜7，并通过第二反射镜7反射后再次穿过第一偏振片5、第二扩束镜6后入射至板条激光晶体11的一端。

本发明实施例的板条激光器100，通过采用双端双程泵浦方式，使得泵浦光在板条激光晶体11内分布变得均匀，板条激光晶体11内的温差得到减小，提升了板条激光晶体11的断裂极限，并对未被板条激光晶体11吸收的泵浦光进行二次利用泵浦，提高了板条激光器100的输出效率，并解决了相关技术中单程双端结构中未被吸收的泵浦光对激光元件造成损伤的问题，提高了板条激光器100的可靠性。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。