雙輸出端面泵浦全固態雷射器的製作方法

2023-05-14 08:45:31

專利名稱：雙輸出端面泵浦全固態雷射器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射器，特別是一種雙輸出端面泵浦全固態雷射器。
背景技術：
二極體泵浦全固態雷射器是指用雷射二極體代替閃光燈泵浦固體雷射器增益介 質的雷射器，它集成了二極體雷射器和固體雷射器的優勢於一體，具有轉換效率高，器件結 構緊湊，體積小，壽命長，可靠性高，結構牢固，光束質量好等特點。 端面泵浦方式是沿著雷射晶體的端面進行泵浦，是雷射二極體泵浦固體雷射器常 用的一種泵浦方式，其雷射增益介質是固體介質，能摻雜高濃度離子，從而使雷射介質內易 形成高功率密度雷射光子，具有較高的光光轉換效率，較低的雷射輸出閾值。在端面泵浦全 固態雷射器中，二極體雷射輸出的雷射光束通過耦合光纖和光學聚焦系統後，沿著雷射增 益介質通光方向進入到雷射介質，與諧振腔內的諧振光束重疊在一起，可得到良好的光束 模式匹配，以其能夠最大的利用雷射二極體輸出的能量，這樣既提高雷射器整體轉換效率， 又可以提高輸出光的光束質量。 在一些端面泵浦雷射器的實際工業應用中，需要在同一個雷射器中輸出兩束功率 相同的雷射光束。如在工業雷射打標中，當需要一次對兩個產品同時進行相同標記的時候， 或者在一個較大的面積上進行標刻的時候，傳統的輸出一束雷射顯然不能滿足上述要求， 常規的方法是在一個二極體雷射器端面泵浦全固態雷射器光束的前端，額外加一個裝置， 即所謂的光學分光器，用光學分光器將一束雷射分成兩束光束，然後再進行使用。但這樣做 就會在分光的過程中不可避免的會損耗雷射輸出能量，同時也會使原有的好的雷射輸出光 斑模式變差。由於分光效果不佳，將導致兩束雷射光束功率不同，輸出光的光斑大小不等， 偏振方向亦有所改變。

發明內容本實用新型的目的是設計一種可以同時輸出兩束雷射光束且功率相等的雙輸出 端面泵浦全固態雷射器。
為了達到上述目的，本實用新型採用以下技術解決方案一種雙輸出端面泵浦全
固態雷射器，其特徵在於它包含第一泵浦源、第二泵浦源、諧振腔、第一個二相色鏡、第二個
二相色鏡、第一增益介質和第二增益介質，其中，所述的諧振腔由兩個相對平行設置的平面
輸出耦合鏡構成，所述諧振腔的諧振光路為直線型，所述的第一個二相色鏡和第二個二相
色鏡分別設在所述的第一泵浦源和第二泵浦源的輸出泵浦光路上，並與所在的輸出泵浦光
路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光起折射作用，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色
鏡設置方向呈90°夾角，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡的折射光路與諧振腔中
的諧振光路兩兩重合，所述的第一增益介質和第二增益介質設在所述的第一個二相色鏡和
第二個二相色鏡之間所在的直線型諧振光路上。 所述的平面輸出耦合鏡最佳輸出透過率為20%。[0008] 所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡分別與所在的泵浦光路運行方向呈 45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側鍍制有 泵浦光全反膜。
為了達到上述目的，本實用新型還可以採用以下另一種技術解決方案一種雙輸
出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於它包含第一泵浦源、第二泵浦源、諧振腔、第一增益
介質和第二增益介質，其中，所述的諧振腔由設置在同一水平線上的第一平面輸出耦合鏡、
第二平面輸出耦合鏡、第一個二相色鏡和第二個二相色鏡構成，所述諧振腔的諧振光路為
"U"型，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡設在"U"型諧振光路的轉折點處，並與所
在的諧振光路呈一定夾角，使二相色鏡對諧振光起折射作用，所述的第一個二相色鏡和第
二個二相色鏡設置方向呈90°夾角，所述的第一增益介質和第二增益介質設在所述的第一 個二相色鏡和第二個二相色鏡之間所在的諧振光路上，所述的第一泵浦源和第二泵浦源的
輸出泵浦光路與所述的第一增益介質和第二增益介質所在的諧振光路相重合。 所述的平面輸出耦合鏡最佳輸出透過率為20%。 所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡分別與所在的諧振光路運行方向呈 45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有泵浦光增透介質膜，二相色鏡與諧振光相對的一側還鍍制 有諧振光全反膜。 由於本實用新型的全固態雷射器特點是無全返鏡，構成諧振腔的兩個腔鏡可採用 透過率相等的輸出耦合鏡，輸出的兩束雷射光束由同一個諧振腔產生，因此其輸出的功率 不僅相等，而且偏振方向、輸出光束半徑和發散角也完全相同。同時，通過同步調節兩個輸 出耦合鏡的輸出透過率，保證諧振腔內有足夠的光子能量來保證足夠的增益，以持續輸出 雷射。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1為本實施例1結構原理示意圖。 圖2為本實施例2結構原理示意圖。
具體實施方式
實施例1 : 如圖1所示，本實施例1包含第一泵浦源8、第二泵浦源7、諧振腔、第一個二相色 鏡2、第二個二相色鏡5、第一增益介質3和第二增益介質4，其中，所述的諧振腔由兩個相對 平行設置的平面輸出耦合鏡1、6構成，所述的諧振腔的諧振光路為直線型，所述的第一個 二相色鏡2和第二個二相色鏡5分別設在所述的第一泵浦源8和第二泵浦源7的輸出泵浦 光路上，並與所在的輸出泵浦光路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光起折射作用，所述的第 一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5設置方向呈90°夾角，所述的第一個二相色鏡2和第 二個二相色鏡5的折射光路與諧振腔中的諧振光路兩兩重合，所述的第一增益介質3和第 二增益介質4設在所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5之間所在的直線型諧振光 路上。 所述的平面輸出耦合鏡1、6最佳輸出透過率為20%。一般如果輸出耦合鏡輸出透過率過大會增大其雷射器輸出閾值；如果過小，在輸出同等功率的雷射的同時，諧振腔內的光子密度過大，在需要脈衝輸出時，給調Q器件鎖光增大難度，並且對長時間穩定運行也有一定影響。這裡有兩個輸出耦合鏡，因此單個輸出耦合鏡的輸出透過率不能過大，輸出透過率為20%為我們得到的最佳值。 所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5分別與所在的泵浦光路運行方向呈45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側鍍制有泵浦光全反膜。 二相色鏡兩側鍍制諧振光增透介質膜，使諧振光在諧振腔內諧振運行過程中，通過二相色鏡時，減小諧振光在二相色鏡的兩個表面反射或散射的效應造成的能量損失，降低雷射器閾值，提高其輸出功率。 另外二相色鏡靠近泵浦光一側還要鍍制45°角度的情況下泵浦光的全反膜，以改變泵浦光的運行方向，以使得泵浦光方向在改變45。後與晶體通光方向同線，順利進入雷射增益晶體。 工作時，由第一泵浦源8和第二泵浦源7同時輸出功率相等、光斑大小為0. 4mm、能量均勻的兩束泵浦光，然後同時經二相色鏡2、5反射改變90。後進入到增益介質，兩塊相同的增益介質3、4吸收相同的泵浦光能量後分別產生螢光輻射，輻射產生的螢光在兩輸出耦合鏡組成的雷射諧振腔之間的光路中來回振蕩，諧振光在分別通過兩個增益介質時，產生更強烈受激輻射，諧振腔內諧振的光子數超過其本身的輸出閾值時候，一部分諧振雷射分別同時通過輸出耦合鏡1、6，輸出波長為1064nm的兩束雷射光束，兩束雷射光束輸出功率大小相等，偏振方向相同，輸出光束半徑和發散角也完全相同。隨著泵浦光能量的增加，兩束物理參數相同的雷射光束的功率亦同時同步增加。[0023] 實施例2 : 如圖2所示，本實施例2包含第一泵浦源8、第二泵浦源7、諧振腔、第一增益介質3和第二增益介質4，其中，所述的諧振腔由設置在同一水平線上的第一平面輸出耦合鏡1、第二平面輸出耦合鏡6、第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5構成，所述的諧振腔的諧振光路為"U"型，所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5設在"U"型諧振光路的轉折點處，所述的第一增益介質3和第二增益介質4設在所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5之間所在的諧振光路上，所述的第一泵浦源8和第二泵浦源7的輸出泵浦光路與所述的第一增益介質3和第二增益介質4所在的諧振光路相重合。[0025] 所述的平面輸出耦合鏡1、6最佳輸出透過率為20%。 所述的第一個二相色鏡2與所在的泵浦光路運行方向呈45°夾角，所述的第二個二相色鏡5與所在的泵浦光路運行方向呈45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側鍍制有泵浦光全反膜。 所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5分別與所在的諧振光路運行方向呈45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有泵浦光增透介質膜，二相色鏡與諧振光相對的一側還鍍制有諧振光全反膜。 二相色鏡鍍制諧振光全反膜，目的是使諧振光在諧振腔內諧振時，改變諧振光運行方向，又讓諧振光在此處無能量損耗，使得腔內諧振光運行由直線變為摺疊型，使光路中各個光學元件更加緊湊，以減小雷射器整體長度。[0029] 二相色鏡兩側鍍制泵浦光增透介質膜，使泵浦光在進入增益介質前，能使泵浦光大部分能量通過二相色鏡，減小其泵浦光能量在此處的損耗，最大限度的進入增益介質。[0030] 工作時，由第一泵浦源8和第二泵浦源7同時輸出功率相等、光斑大小為0. 4mm、能量均勻的兩束泵浦光，然後同時通過第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5後進入到增益介質，兩塊相同的增益介質3、4吸收相同的泵浦光能量後分別產生螢光輻射，輻射產生的螢光在兩輸出耦合鏡1、6和二相色鏡2、5組成的雷射諧振腔的"U"型光路中來回振蕩，諧振光在分別通過兩個增益介質時，產生更強烈受激輻射，諧振腔內諧振振蕩的光子數超過其本身的輸出閾值時候，一部分諧振雷射分別同時通過輸出耦合鏡1、6，輸出波長為1064nm的兩束雷射光束，兩束雷射光束輸出功率大小相等，偏振方向相同，輸出光束半徑和發散角也完全相同。隨著泵浦光能量的增加，兩束物理參數相同的雷射光束的功率亦同時同步增加。 綜上所述，本實用新型與現有技術相比具有以下優點 1、雷射光束輸出物理參數一致。由於輸出的兩束雷射光束由同一個諧振腔產生，
其輸出的功率不僅相等，而且偏振方向、輸出光束半徑和發散角也完全相同。 2、輸出功率大，實用性強。由於採用雙泵浦系統，雷射器的整體泵浦輸入功率得到
增加，使兩束相同的雷射束中的任何一束光束的輸出功率都不小於傳統單端面泵浦雷射器
所輸出的功率，單束光束輸出功率大，實用性強。 3、光束質量好。由於採用雙晶體結構，緩解了雷射器本身的熱透鏡效應，進而改善雷射器輸出光的光束質量，使得雷射器在輸出較大功率的同時，還具備良好的光束質量。
權利要求一種雙輸出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於它包含第一泵浦源(8)、第二泵浦源(7)、諧振腔、第一個二相色鏡(2)、第二個二相色鏡(5)、第一增益介質(3)和第二增益介質(4)，其中，所述的諧振腔由兩個相對平行設置的平面輸出耦合鏡(1)、(6)構成，所述諧振腔的諧振光路為直線型，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)分別設在所述的第一泵浦源(8)和第二泵浦源(7)的輸出泵浦光路上，並與所在的輸出泵浦光路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光起折射作用，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)設置方向呈90°夾角，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)的折射光路與諧振腔中的諧振光路兩兩重合，所述的第一增益介質(3)和第二增益介質(4)設在所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)之間所在的直線型諧振光路上。
2. 根據權利要求1所述的雙輸出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於所述的平面輸出 耦合鏡(1)、 (6)最佳輸出透過率為20%。
3. 根據權利要求2所述的雙輸出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於所述的第一個二 相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)分別與所在的泵浦光路運行方向呈45。夾角，二相色鏡 兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側還鍍制有泵浦光全反膜。
4. 一種雙輸出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於它包含第一泵浦源(8)、第二泵浦 源(7)、諧振腔、第一增益介質(3)和第二增益介質(4)，其中，所述的諧振腔由設置在同一 水平線上的第一平面輸出耦合鏡(1)、第二平面輸出耦合鏡(6)、第一個二相色鏡(2)和第 二個二相色鏡(5)構成，所述諧振腔的諧振光路為"U"型，所述的第一個二相色鏡(2)和第 二個二相色鏡(5)設在"U"型諧振光路的轉折點處，並與所在的諧振光路呈一定夾角，使 二相色鏡對諧振光起折射作用，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)設置方 向呈90°夾角，所述的第一增益介質(3)和第二增益介質(4)設在所述的第一個二相色鏡 (2)和第二個二相色鏡(5)之間所在的諧振光路上，所述的第一泵浦源(8)和第二泵浦源 (7)的輸出泵浦光路與所述的第一增益介質(3)和第二增益介質(4)所在的諧振光路相重合。
5. 根據權利要求4所述的雙輸出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於所述的平面輸出 耦合鏡(1)、 (6)最佳輸出透過率為20%。
6. 根據權利要求5所述的雙輸出端面泵浦全固態雷射器，其特徵在於所述的第一個二 相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)分別與所在的諧振光路運行方向呈45。夾角，二相色鏡 兩側鍍制有泵浦光增透介質膜，二相色鏡與諧振光相對的一側還鍍制有諧振光全反膜。
專利摘要本實用新型涉及雷射器，特別是一種雙輸出端面泵浦全固態雷射器。它包含兩個泵浦源、直線型諧振腔、兩個二相色鏡和兩個增益介質，其中，所述的第一個和第二個二相色鏡分別設在所述的第一和第二泵浦源的輸出泵浦光路上，並與所在的輸出泵浦光路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光的折射光路與諧振腔中的諧振光路兩兩重合，所述的第一和第二增益介質設在所述的第一個和第二個二相色鏡之間所在的直線型諧振光路上。其目的是為了設計一種可以同時輸出兩束雷射光束且功率相等的雙輸出端面泵浦全固態雷射器。與現有技術相比，具有雷射光束輸出物理參數一致，輸出功率大，實用性強，光束質量好等優點。
文檔編號H01S3/086GK201541050SQ200920297689
公開日2010年8月4日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者鄭宣成, 陳柏眾 申請人:溫州市嘉泰雷射科技有限公司