雷射器棒腔一體化元件的製作方法
2023-05-08 19:19:31
專利名稱：雷射器棒腔一體化元件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雷射器領域，更具體的說是一種棒腔一體化的雷射器元件。
傳統的固體雷射器的光學諧振腔主要由全反射鏡和部分反射鏡組成。通常，兩塊反射鏡與雷射工作物質是分離的，或者其中的一個反射鏡與雷射工作物質是分離的，在雷射棒的一端鍍膜成為諧振腔的一個反射鏡面。
這樣的雷射器在工作時，需要進行諧振腔的調整。由於諧振腔反射鏡的調整平行度要求很高，通常在秒級，調整時需要有較強的專業技術知識。諧振腔的調整不當將嚴重影響雷射器的工作特性。同時因元件的分離，系統抗機械結構變形和機械振動的能力較差，使雷射器的廣泛應用受到了一定限制。
本實用新型的技術方案雷射器棒腔一體化元件，其特徵在於摻雷射激活離子的雷射晶體一端或兩端通過高溫鍵合上未摻雷射激活離子的同基質晶體，形成兩個端帽，端帽端面鍍反射膜。
摻雷射激活離子的雷射晶體與不摻雷射激活離子的雷射晶體鍵合面，首先經光學測量加工，使其晶體結構性能一致，面形符合鍵合要求，再經過高溫鍵合處理，熔為一體。
端帽可以是平端帽、弧形端帽、平面端帽、凸凹面端帽、具有一定角度的端帽，以及一切滿足雷射器諧振條件的形狀端帽。
左端帽端面鍍對雷射器本身發射雷射L全反射膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右兩端帽端面形成諧振腔後腔鏡和前腔鏡。
左端帽端面鍍對雷射器本身發射雷射L全反射、對泵浦光P增透膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右端帽端面形成諧振腔後腔鏡和前腔鏡。
摻雷射激活離子的雷射晶體和未摻雷射激活離子的同基質晶體可以是Nd∶YAG和未摻雜YAG，Yb∶YAG和未摻雜YAG，Nd∶GdVO4和未摻雜GdVO4，Yb∶GdVO4和未摻雜GdVO4等一切摻激活離子的基質晶體和未摻激活離子的同基質晶體鍵合所形成的棒腔一體化元件。
採用高溫鍵合技術，把摻雷射激活離子的雷射晶體和同基質的未摻雷射激活離子的雷射晶體的結構相同的兩個晶面，經光學加工，面形符合鍵合要求，實現光學膠合後，再經過一系列高溫處理，實現摻雷射激活離子的雷射晶體和同基質的未摻雷射激活離子的雷射晶體的高溫鍵合。鍵合後的晶體為均勻過渡的統一晶體，無界面、不改變晶體原來的光學性能，且鍵合後的晶體可經受通常的光學與機械加工。
因為特殊構型雷射棒的兩端溫升小，在實現雷射器運轉時使兩端面反射膜能保持穩定。在製作雷射器時，根據雷射器性能的要求，設計出摻雜雷射棒的長度、形狀，再根據諧振腔長度要求，定出未摻雜端帽區域長度、形狀，加工端帽兩端面，使其滿足雷射器諧振條件的要求，然後在兩端帽端面鍍特定的反射膜，即可使兩端面成為諧振腔的後腔鏡和前腔鏡。從而把諧振腔和雷射工作物質固化在一起，實現棒腔一體化。
根據鍍膜的不同要求，分別可以製作側向泵浦的棒腔一體化雷射器元件、端面泵浦的棒腔一體化雷射器元件。
本實用新型的優點(1)雷射諧振腔免調整，因為腔鏡和雷射工作物質已經固化為一體，故無需調整。
(2)強的抗機械振動能力，由於諧振腔固化為一體，因此腔體形狀不會因機械振動發生變化。
(3)強的抗機械結構熱變能力，由於不需要調整架，避免了環境溫升帶來的機械調整架的變形影響。
(4)強的抗空氣擾動能力，因為腔中沒有空氣，故空氣對諧振腔沒有擾動。
(5)由於散熱能力強，棒腔一體化的諧振腔基本上不產生熱畸變，從而提高了雷射光束的質量和光束的穩定性。
(6)體積小，因為省去了調整架等許多機械構件，大大地縮小了體積。
(7)可以真正地實現固體雷射器的全固化，採用棒腔一體化元件的雷射器是新一代固體雷射器。如果以LD雷射為泵浦光源，則是新一代的全固化雷射器。
(8)有利於雷射棒的冷卻，因為有了未摻雜的端帽，雷射棒兩端的支撐部件便可置於雷射棒頂端，從而可使雷射棒的摻雜增益區域完全置於冷卻系統中，實現對雷射棒工作區域的完全冷卻。
(9)因為未摻雜區域對泵浦光和本身的雷射不產生吸收或吸收非常小，所以在雷射棒兩端的溫升很小，有利於保護雷射棒兩端面的反射膜。這有利於棒腔一體化的實現。
1、本實用新型包括有摻雷射激活離子的雷射棒1，其晶體為Nd∶YAG或Yb∶YAG，雷射棒1兩端分別有通過高溫鍵合上未摻雷射激活離子的同基質晶體YAG棒2、3，形成兩個端帽，端帽端面經光學加工後再鍍膜。端帽A端面鍍對雷射器本身發射雷射L全反射、對泵浦光P增透膜，端帽B端鍍對L光部分反射的膜，A、B兩端帽端面形成諧振腔後腔鏡和前腔鏡。
2、本實用新型包括有摻雷射激活離子的雷射棒1，其晶體為Nd∶GdVO4或Yb∶GdVO4，雷射棒1兩端分別有通過高溫鍵合上未摻雜的同基質晶體GdVO4棒2、3，形成二個端帽，端帽端面經光學加工後再鍍膜。左端帽A端鍍對雷射器本身發射雷射L全反射膜，在右端帽B端鍍對L光部分反射的膜，左、右兩端面形成諧振腔後腔鏡和前腔鏡。
權利要求1.雷射器棒腔一體化元件，其特徵在於摻雷射激活離子的雷射晶體一端或兩端通過高溫鍵合上未摻雷射激活離子的同基質晶體，形成兩個端帽，端帽端面鍍反射膜。
2.根據權利要求1所述的雷射器棒腔一體化元件，其特徵在於摻雷射激活離子的雷射晶體與不摻雷射激活離子的雷射晶體鍵合面，首先經光學測量加工，使其晶體結構性能一致，面形符合鍵合要求，再經過高溫鍵合處理，熔為一體。
3.根據權利要求1所述的雷射器棒腔一體化元件，其特徵在於端帽可以是平端帽、弧形端帽、平面端帽、凸凹面端帽。
4.根據權利要求1所述的雷射器棒腔一體化元件，其特徵在於左端帽端面鍍對雷射器本身發射雷射L全反射膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右兩端帽端面形成諧振腔後腔鏡和前腔鏡。
5.根據權利要求1所述的雷射器棒腔一體化元件，其特徵在於左端帽端面鍍對雷射器本身發射雷射L全反射、對泵浦光P增透膜，在右端帽端面鍍對L光部分反射的膜，左、右端帽端面形成諧振腔後腔鏡和前腔鏡。
6.根據權利要求1所述的棒腔一體化雷射器元件，其特徵在於摻雷射激活離子的雷射晶體和未摻雷射激活離子的同基質晶體可以是Nd∶YAG和未摻雜YAG，Yb∶YAG和未摻雜YAG，Nd∶GdVO4和未摻雜GdVO4，Yb∶GdVO4和未摻雜GdVO4。
專利摘要本實用新型公開了棒腔一體化雷射器元件，在摻雷射激活離子的雷射晶體兩端分別有通過高溫鍵合上未摻雷射激活離子的同基質晶體，形成兩個端帽，構成特殊構型的雷射棒。端帽形狀根據雷射器諧振條件的要求有不同形狀，端帽端面再鍍膜。摻雷射激活離子的雷射晶體和未摻雷射激活離子的同基質晶體可以是NdYAG和未摻雜YAG，YbYAG和未摻雜YAG，NdGdVO
文檔編號H01S3/00GK2555566SQ0226297
公開日2003年6月11日 申請日期2002年7月3日 優先權日2002年7月3日
發明者殷紹唐, 王愛華, 張慶禮, 肖敬忠, 陳長水, 黃朝紅, 仇懷利, 黃明偉 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所