一種雙端泵浦雷射器及其工作方法

2023-05-29 12:56:41

一種雙端泵浦雷射器及其工作方法
【專利摘要】本發明提供一種雙端泵浦雷射器，包括雷射諧振腔和泵浦源，雷射諧振腔兩端分別設置全反鏡和輸出鏡，雷射諧振腔內沿第一方向依次設置第一轉折鏡、第一增益介質、選擇旋轉裝置、第二增益介質、第二轉折鏡；每個泵浦源沿第一方向發射的第一波長雷射聚焦到對應的一個增益介質上，被該增益介質部分吸收並輻射出第二波長雷射，第二波長雷射經選擇旋轉裝置後射入到另一個增益介質並被其放大沿第一方向射出並經輸出鏡輸出，剩餘部分的第一波長雷射經過選擇旋轉裝置後射入到該一個或另一個增益介質上並被其吸收。由於泵浦的第一波長雷射的吸收率提高，光轉化效率得到提高，減小了熱效應，由於第二波長雷射充分放大，故提高了輸出功率及輸出雷射的穩定性。
【專利說明】一種雙端泵浦雷射器及其工作方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雷射器，尤其涉及一種用880nm雷射作為泵浦光的雙端泵浦雷射 器。

【背景技術】
[0002] 目前用於雷射加工行業的全固態雷射器迅速發展，這些全固態雷射器工作物質主 要是Nd:YV04晶體，因為該晶體在808nm波段附近有較寬的吸收帶，吸收效率高，所以目前 主要是用808nm半導體雷射器作為泵浦源。然而採用808nm雷射進行泵浦存在大部分泵浦 光（即泵浦源發出的光）不能得到充分吸收從而轉化成熱(大於50%)的缺陷，致使熱效應增 大，從而導致熱應力大晶體易斷裂、輸出的l〇64nm雷射光束質量差、不穩定等多種問題，最 終光轉換效率低，因此限制了 808nm泵浦的Nd:YV04雷射器很難向高功率發展。
[0003] 隨著半導體雷射技術的發展，另一種波長的泵浦源開始應用，具有波長鎖定功能 的880nm半導體雷射器技術已經非常穩定並開始出現採用880nm半導體雷射器作為泵浦源 來泵浦Nd:YV04晶體，但是因為Nd:YV04晶體在880nm附近的偏振吸收（s光吸收多，p光吸 收少)，導致泵浦光的轉化效率仍然很低，輸出雷射的功率不高，從而導致該雷射器不能得 到很好的推廣。
[0004] 可見，目前的泵浦雷射器，特別是以880nm雷射進行泵浦的雷射器中，存在泵浦光 偏振吸收從而使吸收不充分導致熱效應影響增大，以及泵浦光轉化效率低等問題。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在於提供一種能夠提高泵浦光吸收率及轉化率的泵浦雷射器，從而 減小熱效應以及提高輸出雷射的功率和穩定性。
[0006] 為了解決現有技術中泵浦光吸收不充分和轉化效率低的技術問題，本發明提供 了一種雙端泵浦雷射器，包括雷射諧振腔和泵浦源，所述雷射諧振腔兩端分別設置全反鏡 和輸出鏡，所述雷射諧振腔內沿第一方向依次設置第一轉折鏡、第一增益介質、選擇旋轉裝 置、第二增益介質、第二轉折鏡；沿第一方向射入第一轉折鏡的光線經反射沿第二方向射出 後垂直射入所述全反鏡，沿第一方向射入第二轉折鏡的光線經反射沿第三方向射出並經所 述輸出鏡輸出；
[0007] 在所述第一轉折鏡和所述第二轉折鏡的外側各設置一個所述泵浦源，每個所述泵 浦源發射的第一波長雷射沿第一方向射入並聚焦到對應的一個所述增益介質上，被該增益 介質部分吸收並輻射出第二波長雷射，所述第二波長雷射經所述選擇旋轉裝置後射入到另 一個所述增益介質並被其放大沿第一方向射出，剩餘部分的所述第一波長雷射經過所述選 擇旋轉裝置後射入到該一個或另一個所述增益介質上並被其吸收。
[0008] 優選的，所述選擇旋轉裝置將所述第二波長雷射的偏振方向旋轉90度並保持所 述第一波長雷射的偏振方向，所述第一增益介質與所述第二增益介質的C軸垂直。
[0009] 優選的，所述選擇旋轉裝置為設置在所述第一方向上的對應第二波長的半波片。
[0010] 優選的，所述選擇旋轉裝置包括：設置在所述第一方向上的兩個第三轉折鏡和一 個聚焦鏡，以及在所述雷射諧振腔的第四方向設置的兩個第四轉折鏡和一個對應第二波長 的半波片；其中，所述聚焦鏡設置在兩個第三轉折鏡之間，所述對應第二波長的半波片設置 在兩個第四轉折鏡之間；
[0011] 剩餘部分的所述第一波長雷射經過與其對應的一個所述第三轉折鏡的透射和所 述聚焦鏡的聚焦沿第一方向射入所述另一個所述增益介質上；
[0012] 所述第二波長雷射依次經過與其對應的一個所述第三轉折鏡的反射、一個第四轉 折鏡反射、對應第二波長的半波片旋轉90度偏振方向、另一個第四轉折鏡反射及另一個第 三轉折鏡反射，沿第一方向射入所述另一個所述增益介質。
[0013] 優選的，所述選擇旋轉裝置將所述第一波長雷射的偏振方向旋轉90度並保持所 述第二波長雷射的偏振方向，所述第一增益介質與所述第二增益介質的C軸平行。
[0014] 優選的，所述選擇旋轉裝置為設置在所述第一方向上的對應第一波長的半波片， 且該對應第一波長的半波片為對應第二波長的全波片。
[0015] 優選的，所述選擇旋轉裝置包括：設置在第一方向上的兩個第五轉折鏡、兩個對應 第一波長的1/4波片和兩個平凹全反鏡，以及在所述雷射諧振腔的第五方向設置的兩個第 六轉折鏡；
[0016] 其中，兩個平凹全反鏡平面相鄰設置，且所述兩個平凹全反鏡設置在兩個對應第 一波長的1/4波片之間，所述兩個對應第一波長的1/4波片設置在所述兩個第五轉折鏡之 間；
[0017] 剩餘部分的所述第一波長雷射依次經過與其對應的一個第五轉折鏡的透射、一個 對應第一波長的1/4波片旋轉45度偏振方向、一個平凹全反鏡方向、該個對應第一波長的 1/4波片再次旋轉45度偏振方向及該個第五轉折鏡的再次透射，沿第一方向射入所述一個 所述增益介質；
[0018] 所述第二波長雷射依次經過與其對應的一個第五轉折鏡的反射、一個第六轉折鏡 的反射，另一個第六轉折鏡的反射及另一個第五轉折鏡的反射，沿第一方向射入所述另一 個所述增益介質。
[0019] 優選的，所述第一波長為880nm，所述第二波長為1064nm，所述第一增益介質和所 述第二增益介質為Nd:YV04晶體。
[0020] 優選的，所述泵浦源為輸出波長880nm的半導體雷射器。
[0021] 本發明對應的還提供了一種雙端泵浦雷射器的工作方法，所述方法包括以下步 驟：
[0022] 每個所述泵浦源發射所述第一波長雷射並對應的聚焦到一個所述增益介質上；
[0023] 該一個所述增益介質對聚焦在其上的所述第一波長雷射部分吸收並輻射出所述 第二波長雷射；
[0024] 剩餘部分的所述第一波長雷射及所述第二波長雷射經過所述選擇旋轉裝置，經該 選擇旋轉裝置後，剩餘部分的所述第一波長雷射和第二波長雷射的偏振方向均與另一個所 述增益介質的C軸方向平行；
[0025] 剩餘部分的所述第一波長雷射經過所述一個或另一個所述增益介質被吸收，第二 波長雷射經過另一個所述增益介質被放大；
[0026] 放大後的所述第二波長雷射在所述雷射諧振腔中震蕩，經所述輸出鏡輸出。
[0027] 本發明提供的雙端泵浦雷射器由於設置了選擇旋轉裝置以及在其兩側設置了按 照對應方向設置的增益介質，在增益介質吸收第一波長雷射輻射出第二波長雷射的情況 下，對應的選擇旋轉裝置能夠對應的旋轉第二波長雷射或者剩餘第一波長雷射的偏振方 向，使第一和第二波長的雷射平行或垂直於對應增益介質的偏振方向，從而對應的使剩餘 部分的第一雷射充分吸收、第二波長雷射充分放大。由於泵浦的第一波長雷射的吸收率提 高，光轉化效率得到提高，減小了熱效應，並且由於輸出的第二波長雷射充分放大，從而提 高了輸出功率及輸出雷射的穩定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作 簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方式，對於本領域普 通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1是本發明實施例一提供的雙端泵浦雷射器原理示意圖；
[0030] 圖2是本發明實施例二提供的雙端泵浦雷射器原理示意圖；
[0031] 圖3是本發明實施例三提供的雙端泵浦雷射器原理示意圖；
[0032] 圖4是本發明實施例四提供的雙端泵浦雷射器原理示意圖。

【具體實施方式】
[0033] 下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清 楚、完整地描述。
[0034] 本發明提供一種雙端泵浦雷射器，採用泵浦源泵浦出第一波長雷射，根據增益介 質的物理特性，增益介質吸收部分第一波長雷射並輻射出第二波長雷射。在以下優選的實 施例中，泵浦源為泵浦出880nm的半導體雷射器，增益介質採用Nd:YV04晶體，第一波長激 光波長為880nm，第二波長雷射波長為1064nm。根據Nd:YV04晶體的偏振特性，它主要吸收 偏振方向平行其C軸方向的880nm雷射和部分偏振方向垂直其C軸方向的雷射；主要對偏 振方向平行其C軸方向的1064nm雷射進行放大。
[0035] 需要說明的是，本發明的雷射器裝置同樣可以適用於泵浦其他波長的泵浦源和對 應的另外的增益介質，只要該泵浦源泵浦出的雷射能夠為增益介質大量吸收，並且輻射出 的雷射能夠滿足輸出雷射的要求即可。本發明採用選擇旋轉裝置對不同波長的雷射進行偏 振方向的旋轉，並配合增益介質的方向，選擇性的吸收某波長的雷射而放大另一波長的激 光。以下每個實施例中的選擇旋轉裝置及增益介質設置方向各有不同，但並不僅限於以下 幾種，只要能夠完成對對應波長的選擇性吸收和對另一波長雷射的選擇性放大即可。
[0036] 實施例一
[0037] 請參閱圖1，本發明實施例一提供了一種雙端泵浦雷射器，包括由全反鏡1和輸出 鏡10組成的雷射諧振腔，全反鏡1和輸出鏡10分別設置在雷射諧振腔的兩端，兩端的含義 是指諧振腔中雷射震蕩的範圍，並不是限定諧振腔必須按照一條直線設置。如圖1所示，諧 振腔外側還設置有兩個泵浦源3和11，需要說明的是，該兩個泵浦源也可以設置在諧振腔 內，這是根據雷射器具體設置的需要可以進行的改進。
[0038] 如圖1所示，所述雷射諧振腔內沿第一方向依次設置第一轉折鏡61、Nd:YV04晶體 7、1064nm的半波片91、Nd:YV04晶體8、第二轉折鏡62,1064nm的半波片91為本實施例中 的選擇旋轉裝置，用於90度旋轉1064nm雷射的偏振方向，對880nm雷射的偏振方向不進行 改變。本實施例中的第一方向為紙面的左右方向，但並不再區分向左還是向右的方向，具體 的，泵浦源3發出的雷射沿第一方向向左射入晶體7,泵浦源11發出的雷射沿第一方向向右 射入晶體8。在其他實施例中，第一方向也可以是根據具體情況設置的其他方向。Nd:YV04 晶體7和Nd:YV04晶體8的C軸垂直設置，具體在本實施例中，Nd:YV04晶體7的C軸垂直 放置，Nd:YV04晶體8的C軸水平放置。需要說明的是，C軸的定義為根據材料物理中對於 晶體的光軸的定義，C軸通常指晶體生長的方向，此外對應的還有A軸和B軸，本實施例中， Nd:YV04晶體7和Nd:YV04晶體8均為A向切割的晶體（a-cut)。
[0039] 在第一轉折鏡61的右側和第二轉折鏡62的左側分別設置泵浦源3和8,這也正是 本發明雙端泵浦雷射器中的雙端泵浦。可見，這裡的"雙端"與諧振腔的"兩端"是完全不同 的含義，諧振腔的兩端是用於限定諧振腔的範圍，與腔內的光學部件並非在一條直線上。泵 浦源均位於對應轉折鏡的外側，此處外側相對應位於兩轉折鏡之間的內側而言。每個所述 泵浦源發射的880nm雷射沿第一方向射入並聚焦到對應的一個所述增益介質上，在雷射器 中還可以設置使泵浦源的射出雷射聚焦的耦合聚焦裝置，具體而言，耦合聚焦裝置包括準 直鏡和聚焦鏡，泵浦源3發射880nm雷射經過設置在第一方向的準直鏡41和聚焦鏡51的 聚焦，第一轉折鏡61的透射，聚焦到Nd:YV04晶體7上；泵浦源11發射880nm雷射經過設 置在第一方向的準直鏡42和聚焦鏡52的聚焦，第一轉折鏡62的透射，聚焦到Nd:YV04晶 體8上。準直鏡和聚焦鏡的設置是為了保證從泵浦源發出的880nm雷射能夠嚴格的沿第一 方向聚焦射入到對應的晶體。轉折鏡均鍍880nm增透膜和1064nm高反膜，以透射880nm和 反射1064nm雷射。
[0040] 根據Nd: YV04晶體在880nm波段附近的高吸收效率、偏振吸收及輻射特性， Nd: YV04晶體7和8部分吸收880nm並輻射出1064nm雷射。該1064nm雷射經1064nm的半 波片91後射入到另一個Nd:YV04晶體並被其放大後沿第一方向射出，剩餘部分的880nm激 光經1064nm的半波片91後射入到原來的或另一個Nd:YV04晶體7上並被其吸收。
[0041] 具體而言，本實施例中晶體7的C軸堅直放置，主要吸收堅直偏振（s偏振）的 880nm雷射，福射出1064nm雷射，因為Nd3+離子堅直偏振（s偏振）的受激發射截面遠大於 水平偏振（P偏振)的受激發射截面，所以輻射出的主要是與7的C軸平行的堅直偏振（s偏 振）的l〇64nm雷射。泵浦源3輸出的880nm雷射經過準直鏡4和聚焦鏡5準直聚焦以後， 聚焦在晶體7上，880nm雷射的堅直偏振光和部分水平偏振光被吸收並主要福射出堅直偏 振的l〇64nm雷射，該堅直偏振的1064nm雷射經過1064nm的半波片91後，偏振方向旋轉90 度，變成水平偏振光，該l〇64nm水平偏振光射入晶體8，該水平偏振光相對於晶體8來說，與 其C軸平行，所以在經過晶體8時該1064nm雷射得到放大，放大後的1064nm雷射經過第二 轉折鏡62的反射沿第三方向經過輸出鏡10輸出雷射器。經過晶體7後的880nm剩餘部分 的水平偏振光經過半波片91不改變偏振方向，那麼880nm剩餘部分的水平偏振光與晶體8 的C軸平行，經過晶體8時將被吸收並輻射出1064nm雷射。
[0042] 同樣的，晶體8吸收880nm水平偏振光和部分堅直偏振光，福射出與其C軸平行的 1064nm水平偏振光，經過1064nm的半波片91以後變成1064nm堅直偏振光，這個1064nm堅 直偏振光射入晶體7,該堅直偏振光與晶體7的C軸平行，所以經過晶體7時得到放大，放 大後的l〇64nm雷射經過第一轉折鏡61的反射沿第二方向射入全反鏡1經過全反鏡反射方 向射回，再次經過第一轉折鏡61的反射沿第一方向射入晶體7,被再次放大，然後經過半波 片91的再次旋轉偏振方向成為與晶體8的C軸平行，經過晶體8再次被放大，然後經過第 二轉折鏡62的轉折沿第三方向經過輸出鏡10輸出雷射器。經過晶體8後的880nm剩餘部 分的堅直偏振光經過半波片91不改變偏振方向，那麼880nm剩餘部分的堅直偏振光與晶體 7的C軸平行，經過晶體7時將被吸收並輻射出1064nm雷射。
[0043] 如圖1所示，在全反鏡1和第一轉折鏡61之間可以設置調Q開關2,從而能夠對激 光進行調製，使雷射器能夠輸出調製光。
[0044] 需要說明的是，本實施例中如圖一所示，第二方向與第三方向平行且均與第一方 向垂直，第一轉折鏡61和第二轉折鏡62均為45度腔折射鏡，與第一方向間呈45度。實際 上，在其他實施例中，第二方向與第三方向不一定需要平行，也不一定與第一方向垂直，第 一轉折鏡61和第二轉折鏡62的角度可以是其他角度，兩個轉折鏡的角度也可以不同。即： 只要滿足光路的要求，轉折鏡設置的角度、反射和出射方向均可以進行調整。例如，可以將 第一轉折鏡的入射角調整為60度，對應的第一方向改變，那麼調整全反鏡1的位置，仍與改 變後第一方向垂直，如圖1所示的光路原理仍然成立，那麼同樣能夠實現880nm充分吸收， 1064nm充分放大的效果。
[0045] 此外，1064nm半波片91還可以由兩個1064nml/4波片代替。晶體7C軸可以設置 成水平放置，晶體8C軸堅直放置，只要二者C軸垂直即可。
[0046] 結果表明，在腔內加入1064nm半波片91，Nd:YV04晶體7和8垂直90度放置以 後，880nm雷射的吸收效率達到97%，而沒有垂直放置時或者只有一個Nd: YV04晶體時880nm 雷射的吸收效率不到85%，而且輸出1064nm雷射很不穩定；880nm雷射的光光轉換效率提高 到62%以上，並且，輸出的1064nm雷射穩定性在2%以內，和現在808nm雷射泵浦的穩定性 相當，也不會出現輸出兩個光斑的現象。
[0047] 實施例二
[0048] 本實施例的選擇旋轉裝置與實施例一不同，其他部分組成和光路設置與實施例一 相同，晶體7C軸堅直放置，晶體8C軸水平放置。
[0049] 如圖2所示，所述選擇旋轉裝置包括：設置在所述第一方向上的兩個第三轉折鏡 63和64以及一個聚焦鏡12,在所述雷射諧振腔的第四方向設置的兩個第四轉折鏡65和66 以及一個l〇64nm半波片92 ;聚焦鏡12設置在兩個第三轉折鏡63和64之間，1064nm半波 片92設置在兩個第四轉折鏡65和66之間。本實施例中，兩個第三轉折鏡63和64和兩個 第四轉折鏡65和66之間均為45度腔折射鏡，均鍍有880nm增透膜和1064nm高反膜，以選 擇性的透射880nm雷射和反射1064nm雷射。本實施例中第四方向平行於第一方向，根據各 個第三轉折鏡角度的不同，光路對應改變的情況下，第四方向也可以改變方向，而不是必須 與第一方向平行。
[0050] 如圖2所示，泵浦源3發出的880nm聚焦到晶體7上，晶體7C軸堅直放置，晶體7 吸收880nm的堅直偏振光和水平偏振光並主要福射出1064nm堅直偏振光，剩餘部分880nm 水平偏振光經過第三轉折鏡63的透射和聚焦鏡12的聚焦沿第一方向射入晶體8。由於晶 體8C軸水平放置，C軸方向與880nm水平偏振光平行，因此該剩餘部分880nm水平偏振光 被晶體8吸收。
[0051] 晶體7輻射出的1064nm堅直偏振光依次經過第三轉折鏡63的反射、第四轉折鏡 65反射、1064nm半波片92旋轉90度偏振方向成為1064nm水平偏振光，再經過第四轉折鏡 66反射及第三轉折鏡64反射，沿第一方向射入晶體8。由於晶體8C軸水平放置，C軸方向 與1064nm水平偏振光平行，因此該1064nm水平偏振光被晶體8放大。放大後的1064nm水 平偏振光經第二轉折鏡62反射後沿第三方向經輸出鏡10輸出雷射器。
[0052] 同樣的，泵浦源11聚焦到晶體8上的880nm雷射被吸收水平偏振光和部分堅直偏 振光，主要輻射出l〇64nm水平偏振光，剩餘部分的880nm堅直偏振光經聚焦鏡12重新聚焦 到晶體7上，由於偏振方向與晶體7的C軸方向相同，被晶體7吸收。而輻射出的1064nm水 平偏振光經第三轉折鏡64的反射、第四轉折鏡66反射、1064nm半波片92旋轉90度偏振方 向成為1064nm堅直偏振光，再經過第四轉折鏡65反射及第三轉折鏡63反射，沿第一方向 射入晶體7。由於晶體8C軸堅直放置，C軸方向與1064nm水平偏振光平行，因此該1064nm 堅直偏振光被晶體8放大。放大之後光路與實施例一類似，經過在諧振腔中第一轉折鏡61、 全反鏡1、第二轉折鏡的反射，經輸出鏡10輸出，在此不再贅述。
[0053] 可見，本實施例能夠充分吸收880nm雷射，提高其轉換率，並能充分放大1064nm激 光，提高雷射器輸出穩定性。能夠取得與實施例一相同的效果。此外，本實施例採用聚焦鏡 實現了 880nm雷射的再聚焦，提商了吸收率。
[0054] 實施例三
[0055] 本實施例將實施例一中的1064nm半波片替換為880nm半波片，且為1064nm全波 片；晶體7和晶體8的C軸方向設置成平行放置，例如，均堅直放置。其餘部件及光路設置 與實施例一相同。
[0056] 如圖3所示，泵浦源3輸出的880nm雷射聚焦到晶體7上，880nm堅直偏振光和部 分水平偏振光被7吸收並主要輻射出1064nm堅直偏振光，剩餘部分的880nm水平偏振光經 880nm半波片93旋轉90度後，由於方向與晶體8C軸平行被晶體8吸收；1064nm堅直偏振 光經880nm半波片93方向不變，由於方向與晶體8C軸平行被晶體8放大。
[0057] 同樣，泵浦源11輸出的880nm雷射聚焦到晶體7上，880nm的堅直偏振光和部分水 平偏振光被晶體8吸收並主要福射出1064nm堅直偏振光，剩餘部分的880nm水平偏振光經 880nm半波片93旋轉90度後被晶體7吸收；1064nm堅直偏振光經880nm半波片93後方向 不變，射入晶體8被其放大。其餘的雷射光路及輸出原理與實施例一相同，在此不再贅述。
[0058] 此外，880nm半波片93還可以由兩個880nml/4波片代替，且該880nml/4波片為 1064nm半波片。晶體7和晶體8的C軸也可以均設置為水平放置，只要二者C軸平行即可。
[0059] 可見，本實施例能夠充分吸收880nm雷射，提高其轉換率，並能充分放大1064nm激 光，提高雷射器輸出穩定性。能夠取得與實施例一相同的效果。
[0060] 實施例四
[0061] 本實施例與實施例三原理相類似，只是採用了另一種選擇旋轉裝置代替圖3所示 的880nm半波片93,同樣實現對880nm雷射偏振方向的旋轉90度和維持1064nm雷射的偏 振方向。
[0062] 如圖4所示，選擇旋轉裝置包括：設置在第一方向上的兩個第五轉折鏡67和68、 兩個880nm的1/4波片94和95、以及兩個平凹全反鏡131和132 ;在雷射諧振腔的第五方 向設置的兩個第六轉折鏡69和60。本實施例中，兩個第五轉折鏡67和68以及兩個第六 轉折鏡69和60均為45度腔折射鏡，鍍有880nm增透膜和1064nm高反膜，以選擇性的透射 880nm雷射和反射1064nm雷射。本實施例中第五方向平行於第一方向，根據第五及第六轉 折鏡角度的不同，光路對應改變的情況下，第五方向也可以改變方向，而不是必須與第一方 向平行。
[0063] 兩個平凹全反鏡131和132平面相鄰設置，且位於兩個880nm的1/4波片94和95 之間，880nm的1/4波片94和95設置在所述兩個第五轉折鏡67和68之間。
[0064] 如圖4所示，泵浦源3輸出的880nm雷射聚焦到晶體7上，880nm堅直偏振光和部 分水平偏振光被7吸收並主要福射出1064nm堅直偏振光，剩餘部分的880nm水平偏振光依 次第五轉折鏡67的透射、880nm的1/4波片94旋轉45度偏振方向、平凹全反鏡131方向、 880nm的1/4波片94再次旋轉45度偏振方向成為堅直偏振光，經過第五轉折鏡67的再次 透射，沿第一方向射入晶體7,由於偏振方向與晶體7C軸相同，故該88nm堅直偏振光被吸 收。泵浦源11聚焦到晶體8上的880nm雷射的進行同樣的光光轉換，最終88nm雷射被晶 體8吸收。
[0065] 晶體7輻射出1064nm堅直偏振光依次經過第五轉折鏡67的反射、第六轉折鏡 69的反射，第六轉折鏡60的反射及第五轉折鏡68的反射，沿第一方向射入晶體8,由於 1064nm堅直偏振光方向未變化，與晶體8的C軸方向平行，經晶體8放大。同樣的，晶體8 輻射出l〇64nm堅直偏振光最終經晶體7放大。
[0066] 經過晶體7放大後的1064nm經過第一轉折鏡61、全反鏡1、第二轉折鏡62的反射， 經過輸出鏡10輸出。經過晶體8放大後的1064nm經過第二轉折鏡62的反射，經過輸出鏡 10輸出。
[0067] 可見，本實施例能夠充分吸收880nm雷射，提高其轉換率，並能充分放大1064nm激 光，提高雷射器輸出穩定性。能夠取得與實施例一相同的效果。此外，本實施例採用平凹全 反鏡實現了 880nm再聚焦，提高了吸收率。
[0068] 實施例五
[0069] 本實施例公開對應上述雙端泵浦雷射器的工作方法，所述方法包括以下步驟：1) 泵浦源3和11發射880nm雷射並對應的聚焦到晶體7和晶體8上；2)晶體7和晶體8分 別對聚焦在880nm雷射部分吸收並福射出1064nm雷射；3)剩餘部分880nm雷射及1064nm 雷射經過選擇旋轉裝置，經該選擇旋轉裝置後，剩餘部分880nm雷射及1064nm雷射的偏振 方向均與對應的另一個晶體C軸方向平行；4)經過選擇旋轉裝置後，剩餘部分的880nm激 光被晶體7或晶體8吸收，1064nm雷射經過對應的另一個晶體被放大；5)放大後的1064nm 雷射在雷射諧振腔中震蕩，經輸出鏡輸出。
[0070] 可見，通過本實施例的工作方法，能夠使雷射器的880nm泵浦光充分吸收，輻射出 的1064nm雷射充分放大，從而能夠有效降低熱效應，提高光吸收轉換率，提高輸出雷射的 穩定性。
[0071] 綜上所述，以上各個實施例設置了選擇旋轉裝置及對應的增益介質，在增益介質 吸收第一波長雷射輻射出第二波長雷射的情況下，對應的選擇旋轉裝置能夠對應的旋轉第 二波長雷射或者剩餘第一波長雷射的偏振方向，使第一和第二波長的雷射平行或垂直於對 應增益介質的偏振方向，從而對應的使剩餘部分的第一雷射充分吸收、第二波長雷射充分 放大。由於泵浦的第一波長雷射的吸收率提高，光轉化效率得到提高，減小了熱效應，並且 由於輸出的第二波長雷射充分放大，從而提高了輸出功率及輸出雷射的穩定性。
[0072] 需要說明的是，以上實施例中採用的泵浦光為880nm，但本發明的雷射器及其工 作方法並不限於該波長的雷射，可以是一定範圍內的泵浦光波長，例如870nm-890nm之間。 此外，其他的泵浦光及射出光的波長如果需要進行選擇性的吸收和放大對應波長的雷射， 均可以使用本發明的雷射器及工作方法，另外，本發明以上各實施例射出的均為l〇64nm激 光，涉及到由此倍頻產生的二次、三次倍頻雷射均在本發明的保護範圍之內。
[0073] 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，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種雙端泵浦雷射器，包括雷射諧振腔和泵浦源，所述雷射諧振腔兩端分別設置全 反鏡和輸出鏡，其特徵在於：所述雷射諧振腔內沿第一方向依次設置第一轉折鏡、第一增益 介質、選擇旋轉裝置、第二增益介質、第二轉折鏡；沿第一方向射入第一轉折鏡的光線經反 射沿第二方向射出後垂直射入所述全反鏡，沿第一方向射入第二轉折鏡的光線經反射沿第 三方向射出並經所述輸出鏡輸出。 在所述第一轉折鏡和所述第二轉折鏡的外側各設置一個所述泵浦源，每個所述泵浦源 發射的第一波長雷射沿第一方向射入並聚焦到對應的一個所述增益介質上，被該增益介質 部分吸收並輻射出第二波長雷射，所述第二波長雷射經所述選擇旋轉裝置後射入到另一個 所述增益介質並被其放大沿第一方向射出，剩餘部分的所述第一波長雷射經過所述選擇旋 轉裝置後射入到該一個或另一個所述增益介質上並被其吸收。
2. 根據權利要求1所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述選擇旋轉裝置將所述第 二波長雷射的偏振方向旋轉90度並保持所述第一波長雷射的偏振方向，所述第一增益介 質與所述第二增益介質的C軸垂直。
3. 根據權利要求2所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述選擇旋轉裝置為設置在 所述第一方向上的對應第二波長的半波片。
4. 根據權利要求2所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述選擇旋轉裝置包括：設置 在所述第一方向上的兩個第三轉折鏡和一個聚焦鏡，以及在所述雷射諧振腔的第四方向設 置的兩個第四轉折鏡和一個對應第二波長的半波片；其中，所述聚焦鏡設置在兩個第三轉 折鏡之間，所述對應第二波長的半波片設置在兩個第四轉折鏡之間； 剩餘部分的所述第一波長雷射經過與其對應的一個所述第三轉折鏡的透射和所述聚 焦鏡的聚焦沿第一方向射入所述另一個所述增益介質上； 所述第二波長雷射依次經過與其對應的一個所述第三轉折鏡的反射、一個第四轉折鏡 反射、對應第二波長的半波片旋轉90度偏振方向、另一個第四轉折鏡反射及另一個第三轉 折鏡反射，沿第一方向射入所述另一個所述增益介質。
5. 根據權利要求1所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述選擇旋轉裝置將所述第 一波長雷射的偏振方向旋轉90度並保持所述第二波長雷射的偏振方向，所述第一增益介 質與所述第二增益介質的C軸平行。
6. 根據權利要求5所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述選擇旋轉裝置為設置在 所述第一方向上的對應第一波長的半波片，且該對應第一波長的半波片為對應第二波長的 全波片。
7. 根據權利要求5所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述選擇旋轉裝置包括：設置 在第一方向上的兩個第五轉折鏡、兩個對應第一波長的1/4波片和兩個平凹全反鏡，以及 在所述雷射諧振腔的第五方向設置的兩個第六轉折鏡； 其中，兩個平凹全反鏡平面相鄰設置，且所述兩個平凹全反鏡設置在兩個對應第一波 長的1/4波片之間，所述兩個對應第一波長的1/4波片設置在所述兩個第五轉折鏡之間； 剩餘部分的所述第一波長雷射依次經過與其對應的一個第五轉折鏡的透射、一個對應 第一波長的1/4波片旋轉45度偏振方向、一個平凹全反鏡方向、該個對應第一波長的1/4 波片再次旋轉45度偏振方向及該個第五轉折鏡的再次透射，沿第一方向射入所述一個所 述增益介質； 所述第二波長雷射依次經過與其對應的一個第五轉折鏡的反射、一個第六轉折鏡的反 射，另一個第六轉折鏡的反射及另一個第五轉折鏡的反射，沿第一方向射入所述另一個所 述增益介質。
8. 根據權利要求1-7任一項所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述第一波長為 880nm，所述第二波長為1064nm，所述第一增益介質和所述第二增益介質為Nd:YV04晶體。
9. 根據權利要求8所述的雙端泵浦雷射器，其特徵在於，所述泵浦源為輸出波長880nm 的半導體雷射器。
10. -種根據權利要求1所述的雙端泵浦雷射器的工作方法，其特徵在於，所述方法包 括以下步驟： 每個所述泵浦源發射所述第一波長雷射並對應的聚焦到一個所述增益介質上； 該一個所述增益介質對聚焦在其上的所述第一波長雷射部分吸收並輻射出所述第二 波長雷射； 剩餘部分的所述第一波長雷射及所述第二波長雷射經過所述選擇旋轉裝置，經該選擇 旋轉裝置後，剩餘部分的所述第一波長雷射和第二波長雷射的偏振方向均與另一個所述增 益介質的C軸方向平行； 剩餘部分的所述第一波長雷射經過所述一個或另一個所述增益介質被吸收，第二波長 雷射經過另一個所述增益介質被放大； 放大後的所述第二波長雷射在所述雷射諧振腔中震蕩，經所述輸出鏡輸出。
【文檔編號】H01S3/101GK104158078SQ201310176377
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月14日 優先權日:2013年5月14日
【發明者】張慶茂, 郭亮, 呂啟濤, 孫玉芬, 高雲峰 申請人:深圳市大族雷射科技股份有限公司