單側泵浦全固化YbYAG條外腔雷射器的製作方法

2023-04-28 18:35:16 2

專利名稱：單側泵浦全固化YbYAG條外腔雷射器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉雷射領域，具體涉及全固化Yb:YAG雷射器，它應用在雷射技術、雷射生物學、雷射醫學、環境光學、雷射加工等方面。
背景技術：
全固化Yb:YAG雷射器具有體積小、壽命長、機構緊湊等優點，Yb:YAG晶體的雷射上能級壽命較長，約1毫秒，在940nm有強的吸收峰，適合二極體泵浦，Yb:YAG雷射晶體為三能級雷射晶體，具有熱效應小、導熱率較高、高摻雜等特點。現在已經有同軸和測泵浦的Yb:YAG雷射器；但由於940nm與1030nm的光譜間隔不大，對鍍同時對1030nm全反射和940nm增透射的高質量膜難度較大。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種單側泵浦全固化Yb:YAG條外腔雷射器。使二極體泵浦的雷射晶體表面與雷射器的雷射光路分離，獲得全固化Yb:YAG連續雷射輸出。
本實用新型是這樣實現的單側泵浦全固化Yb:YAG條外腔雷射器，包括二極體泵浦源，耦合匹配透鏡機構，光纖，Yb:YAG雷射晶體及其冷卻機構，其特徵在於雷射晶體的泵浦耦合表面鍍940nm的增透射膜，其平行對面鍍940nm的全反射膜；雷射晶體的另二個平行表面分別鍍1030nm的全反射膜和1030nm的增透射膜，鍍1030nm的全反射膜的晶體表面安裝在冷卻機構上，晶體外側依次安裝有平面全反射鏡、輸出腔鏡，平面全反射鏡的對面有全反射鏡(後腔鏡)，錯開排列。全反射鏡(後腔鏡)、平面全反射鏡、雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜表面與輸出腔鏡組成諧振腔，雷射光束在諧振腔內的雙程傳輸可描述為雷射從全反射鏡傳輸到平面反射鏡，再反射進入Yb:YAG雷射晶體，光束經平面反射鏡和雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜表面多次反射、放大後，傳輸到輸出腔鏡上，接著部分被輸出腔鏡沿入射光路反射回腔內，部分輸出腔外，作為雷射輸出，反射回腔內的雷射束再次進入Yb:YAG雷射晶體，光束經平面反射鏡和雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜表面多次反射、放大後，傳輸到後腔鏡上，被後腔鏡全反射回入射光路上，完成一次往復振蕩，輸出了雷射束。
所述的耦合匹配透鏡機構為耦合匹配透鏡或透鏡組。輸出腔鏡為部分反射鏡。
平面全反射鏡、輸出腔鏡、雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜表面、後腔鏡相互之間不能形成諧振子腔狀態，以便後腔鏡、平面全反射鏡、雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜表面與輸出腔鏡組成諧振腔。
本實用新型的工作原理是二極體雷射器輸出的940nm雷射經光纖傳播到耦合匹配透鏡或透鏡組，耦合進入泵浦Yb:YAG雷射晶體，全反射鏡(後腔鏡)、平面全反射鏡、雷射晶體的全反射表面與輸出腔鏡組成諧振腔，振蕩輸出高質量雷射束。


圖1為本實用新型Yb:YAG雷射晶體剖視圖。
圖2為本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
圖1為Yb:YAG雷射晶體，晶體的A面鍍940nm增透射膜，B面鍍940nm全反射膜，C面鍍1030nm全反射膜，D面鍍1030nm增透射膜。
圖2中，本實用新型有二極體泵浦源1，耦合匹配透鏡機構2，光纖3，Yb:YAG雷射晶體4及其冷卻機構5，雷射晶體4的泵浦耦合表面為A面，雷射晶體C表面安裝冷卻機構，冷卻方式是熱沉冷卻或半導體冷卻或循環液體冷卻。晶體4外側依次安裝有平面全反射鏡6、輸出腔鏡7，錯開排列，平面全反射鏡6的對面有後腔鏡8為全反射鏡。後腔鏡8、平面全反射鏡6、雷射晶體4的鍍1030nm的全反射膜C表面與輸出腔鏡7組成諧振腔。雷射光束在諧振腔內的往返傳輸可描述為雷射從後腔鏡8傳輸到平面反射鏡6，再反射進入Yb:YAG雷射晶體4，光束經平面反射鏡6和雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜C表面多次反射、放大後，傳輸到輸出腔鏡7上，接著部分被輸出腔鏡7沿入射光路反射回腔內，部分輸出腔外，作為雷射輸出，反射回腔內的雷射束再次進入Yb:YAG雷射晶體4，光束經平面反射鏡6和雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜C表面多次反射、放大後，傳輸到後腔鏡8上，被後腔鏡8全反射回入射光路上，完成一次往復振蕩，輸出了雷射束。輸出腔鏡7為部分反射鏡。
平面全反射鏡6、輸出腔鏡7與雷射晶體4的鍍1030nm的全反射膜C表面非平行狀態，夾角為一銳角。平面全反射鏡6和後腔鏡8非平行，夾角為一銳角。具體角度，可在實驗中保證輸出腔鏡7的全反射面、Yb:YAG晶體的C面、平面全反射鏡6、後腔鏡8相互間不能形成雷射振蕩諧振腔子腔。以便後腔鏡8、平面全反射鏡6、雷射晶體4的鍍1030nm的全反射膜C表面與輸出腔鏡7組成諧振腔。
Yb:YAG晶體3的尺寸為A面、B面寬為1.5-2.5mm，C面、D面寬為2-3.5mm，晶體的長度大於3mm，根據冷卻和加工的需要確定。
權利要求1.單側泵浦全固化Yb:YAG條外腔雷射器，包括二極體泵浦源，耦合匹配透鏡機構，光纖，Yb:YAG雷射晶體及其冷卻機構，其特徵在於雷射晶體的泵浦耦合表面鍍940nm的增透射膜，其平行對面鍍940nm的全反射膜；雷射晶體的另二個平行表面分別鍍1030nm的全反射膜和1030nm的增透射膜，鍍1030nm的全反射膜的晶體表面安裝在冷卻機構上，晶體外側依次安裝有平面全反射鏡、輸出腔鏡，錯開排列，平面全反射鏡的對面有全反射鏡作為後腔鏡，後腔鏡、平面全反射鏡、雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜的晶體表面與輸出腔鏡組成諧振腔，振蕩輸出雷射束。
2.根據權利要求1所述的單側泵浦全固化Yb:YAG條外腔雷射器，其特徵在於所述的耦合匹配透鏡機構為耦合匹配透鏡或透鏡組。
專利摘要本實用新型公開了單側泵浦全固化YbYAG條外腔雷射器，包括二極體泵浦源，耦合匹配透鏡機構，光纖，YbYAG雷射晶體及其冷卻機構，雷射晶體的泵浦耦合表面鍍940nm的增透射膜，其平行相對面鍍940nm的全反射膜；雷射晶體的另二個平行表面分別鍍1030nm的全反射膜和1030nm的增透射膜，鍍1030nm的全反射膜的晶體表面安裝冷卻機構，晶體外側依次安裝有平面全反射鏡、輸出腔鏡，平面全反射鏡的對面有全反射鏡即後腔鏡，後腔鏡、平面全反射鏡、雷射晶體的鍍1030nm的全反射膜表面與輸出腔鏡組成諧振腔，振蕩輸出雷射束，產生的熱量經冷卻機構耗散。本實用新型在雷射技術、雷射生物學、雷射醫學、環境光學、雷射加工中有重要的應用。
文檔編號H01S3/00GK2620398SQ0322187
公開日2004年6月9日 申請日期2003年5月14日 優先權日2003年5月14日
發明者陳長水, 吳邊, 龔傳波, 殷紹唐, 王愛華, 張慶禮, 孫敦路 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所