一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構的製作方法
2023-09-22 10:52:40
專利名稱：一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷射器，尤其涉及一種腔內倍頻複合雷射晶體的結構。
背景技術：
固體雷射器一般採用雷射晶體作為工作物質，泵浦光注入雷射晶體被雷射晶體吸收後，一部分轉化為雷射，另一部分轉化為熱，產生熱效應。熱效應會在雷射晶體內部產生溫度梯度和端面形變，形成熱透鏡效應，影響雷射器的穩定性；雷射晶體熱脹冷縮，產生應力，容易損壞晶體；晶體表面溫升較大，導致表面介質膜損壞。腔內倍頻雷射器一般採用雷射晶體和倍頻晶體分離使用，直接影響雷射器的小型化和穩定性。
發明內容
本發明的目的在於提供一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，解決現有雷射器的熱效應引起的各種問題，使腔內倍頻雷射器更加易於設計和調節。本發明採取的技術方案為一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，包括多個層結構，依次為入射端的光學介質膜層、未摻雜晶體層、摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層和輸出端的光學介質膜層。第一部分的未摻雜晶體層厚度為0. l_6mm，第二部分的摻雜晶體層厚度為 0. l_30mm，第三部分的未摻雜晶體層厚度為0. l_6mm，第四部分的倍頻晶體層厚度為 0. l-6mm,前三部分的厚度與泵浦功率有關和摻雜濃度有關。所述的摻雜晶體層和倍頻晶體層通過光膠粘合在一起。所述的未摻雜晶體層和摻雜晶體層的基質晶體可以是同種晶體也可以是不同種晶體，包括雷射器設計中常用的晶體，也包括一些不常用的晶體，例如YAG晶體、YVO4晶體、 GdVO4晶體、YAP晶體、YLF晶體等晶體。所述的摻雜晶體層的摻雜離子包括雷射器設計中的常見的激活離子，也包括一些罕見的離子，例如=Nd3+, Er3+，Ho3+，Ce3+，Tm3+，Pr3+，Gd3+，Eu3+，Yb3+，Sm2+，Dy2+，Tm2+，Cr3+，Ni2+， Co2+，Ti3+，V2+等離子，且這些離子的摻雜濃度不限。所述的倍頻晶體層包括頻率變化中常用的倍頻晶體，也包括一些具有倍頻效應的罕見晶體，例如KTP晶體、LBO晶體、BBO晶體、LiNbO3晶體等晶體。本發明摻雜晶體層作為雷射工作物質，吸收泵浦光，一部分轉化為基頻光，一部分轉化為熱。未摻雜晶體層能夠通過熱傳導方式對摻雜晶體層進行輔助散熱。倍頻晶體層實現頻率轉換，產生倍頻光輸出。複合晶體的入射端面鍍有對泵浦光高透、基頻光和倍頻光高反的光學介質膜層，出射端面鍍有對基頻光和泵浦光高反、倍頻光高透的光學介質膜層。本發明中所述的光學介質膜層根據不同的雷射器設計有所不同，主要取決於泵浦光、基頻光和倍頻光的波長，可以使用不同膜系。本發明的有益效果是在摻雜晶體層的兩端都鍵合未摻雜晶體層，且光學介質膜遠離摻雜晶體，可以減小熱效應及其對光學介質膜的損壞；未摻雜晶體層有利於將摻雜晶體層與倍頻晶體層粘合在一起，從而方便雷射器的設計與調整，大大減小雷射器的體積。這種結構相對於現有的分離器件，有利於小型化和大批量生產，雷射輸出更加穩定，其不穩定性小於3% -5%0
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明實施例1的結構示意圖；圖3是實施例1沿泵浦中心處的熱效應分析示意圖；其中1為入射端的光學介質膜層，2為未摻雜晶體層，3為摻雜晶體層，4為未摻雜晶體層，5為倍頻晶體層，6為輸出端的光學介質膜層。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行進一步詳細說明。一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，包括多個晶體層，依次為入射端的光學介質膜層、未摻雜晶體層、摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層和輸出端的光學介質膜層。所述的未摻雜晶體層4不僅能夠對摻雜晶體層3進行輔助散熱，更重要的是可以利用光膠技術使摻雜晶體和倍頻晶體吸附在一起，且吸附表面的形變量最大值小於範得瓦爾斯力作用距離，保證雷射工作過程中倍頻晶體層5不會因為晶體形變而脫落。所述的入射端的光學介質膜層在未摻雜晶體層2的外表面上，熱量主要在摻雜晶體層3中產生，通過熱傳導使未摻雜晶體層2的外表面的溫升較小，所以不會損壞光學介質膜。所述的出射端的光學介質膜層在倍頻晶體層5的外表面上，雖然倍頻晶體也吸收基頻光產生熱，但由於吸收係數普遍較小，所以端面溫升也較小，不會損壞介質膜。實施例1如圖2，未摻雜晶體層2、4為YVO4晶體、摻雜晶體層3為Nd YVO4晶體、倍頻晶體層5為KTP晶體。未摻雜晶體層2、4和摻雜晶體層3鍵合在一起，未摻雜晶體層4和倍頻晶體層5利用光膠粘合在一起。入射端面鍍以對808nm高透，1064nm和532nm高反的光學介質膜；輸出端面鍍以對808nm和1064nm高反，532nm高透的光學介質膜。實施例2如圖3，未摻雜晶體層2、4為YAG晶體、摻雜晶體層3為Nd YAG晶體、倍頻晶體層 5為LBO晶體。未摻雜晶體層2、4和摻雜晶體層3鍵合在一起，未摻雜晶體層4和倍頻晶體層5利用光膠粘合在一起。入射端面鍍以對808nm高透，1064nm和532nm高反的光學介質膜；輸出端面鍍以對808nm和1064nm高反，532nm高透的光學介質膜。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明。其他由本發明專利的權利項所引申的具體實施方案也在本發明專利保護範圍內。
權利要求
1.一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，包括多個層結構，其特徵是，依次為入射端的光學介質膜層、未摻雜晶體層、摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層和輸出端的光學介質膜層。
2.根據權利要求1所述的腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，其特徵是，未摻雜晶體層、 摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層厚度依次為0. l-6mm,0. .l_30mm，0. l_6mm，0. l_6mm。
3.根據權利要求1所述的腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，其特徵是，所述的摻雜晶體層和倍頻晶體層通過光膠粘合在一起。
4.根據權利要求1所述的腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，其特徵是，所述的未摻雜晶體層和摻雜晶體層的基質晶體是同種晶體或不同種晶體，分別選自YAG晶體、YVO4晶體、 GdVO4晶體、YAP晶體、YLF晶體中的一種。
5.根據權利要求1或4所述的腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，其特徵是，所述的摻雜晶體層的摻雜離子選自 Nd3+，Er3+，Ho3+，Ce3+，Tm3+，Pr3+，Gd3+，Eu3+，Yb3+，Sm2+，Dy2+，Tm2+，Cr3+， Ni2+，Co2+，Ti3+，V2+中的一種。
6.根據權利要求1所述的腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，其特徵是，所述的倍頻晶體層選自KTP晶體、LBO晶體、BBO晶體、LiNbO3晶體中的一種。
全文摘要
本發明涉及一種腔內倍頻雷射器的雷射晶體結構，包括多個層結構，依次為入射端的光學介質膜層、未摻雜晶體層、摻雜晶體層、未摻雜晶體層、倍頻晶體層和輸出端的光學介質膜層。本發明在摻雜晶體層的兩端都鍵合未摻雜晶體層，且光學介質膜遠離摻雜晶體，可以減小熱效應及其對光學介質膜的損壞；未摻雜晶體層有利於將摻雜晶體層與倍頻晶體層粘合在一起，從而方便雷射器的設計與調整，大大減小雷射器的體積。
文檔編號H01S3/07GK102299467SQ20111020609
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者卓壯, 張麗強, 王雲徵, 王靜軒 申請人:山東大學