专利名称：多棒串接的双灯泵浦大功率固体激光器的制作方法
技术领域：
本发明的多棒串接的双灯泵浦大功率固体激光器，属光电子领域。其基波及其非线性变频的相干辐射，可应用于激光医疗、激光加工、激光通讯、天文学等多个方面。
自从激光问世以来，大功率激光一直是人们竞相研究的重要课题。尤其是固体大功率激光，因其可用石英光纤导光而在激光工业中有着极其重要的地位。然而长期以来制约着固体激光功率的进一步提高的因素是激光晶体运转于高功率状态时强烈的热透镜效应，研究热效应并因势利导就显得尤为重要。已有许多相关的文章对此作了报道，比较典型的如[1]H.Weber，R.Ifflnder，and P.Seiler，“High power Nd-lasers forindustrial applications，”SPIE Proc.，vol.650，pp.92-100，1986；[2]K.P.Driedger，R.M.Ifflnder，H.Weber，“Multirod Resonatorsfor High-Power Solid-State Lasers with Improved BeamQuality”IEEEJ Q E，24(4)，pp665-673，1988；[3]杨盛谊，陈莹，王振家，徐征，侯延冰，张希清，“双棒Nd:YAG激光谐振腔的模体积”，激光技术，Vol.25，No.1，pp73-76，2001.
我们在大功率Nd:YAG激光器的研制过程中发现采用放置于相交双椭圆聚光腔中的双氪灯泵浦，当运转于高功率状态时激光输出的光束呈椭圆分布，椭圆的短轴对应于双灯构成的平面，椭圆的长轴对应垂直于双灯构成的平面，例如，在双灯注入电功率为6000瓦时，短轴是长轴的80％。采用经过平行光管扩束的He-Ne激光对运行于同一泵浦灯功率时的激光热焦距进行测试分析表明，垂直于双灯平面的热焦距也不同于平行于双灯平面的热焦距，这一现象犹如激光棒在某种意义上变成类似于一块柱面透镜。很显然，造成这一现象的直接原因来自于激光棒与双灯几何位置的排布，在平行于双灯构成的平面上，激光棒接受的灯泵浦功率总量强于垂直方向。如不采取措施，激光器输出的激光具有较大的椭圆度，而且激光在水平及垂直方向上的发散度不同，不利于要求传输一定距离后再应用的场合；同时，对于光束质量要求较高的激光器一般运转于低阶模，椭圆振荡模不利于在激光棒中最大限度的抽取反转粒子的储能以提高激光功率的输出。而对于多棒串接的多级激光器，若不解决这一问题，也将会大大制约激光功率的提高和激光光束质量的改善。
本发明的目的在于公开一种能使多棒串接的双灯泵浦大功率固体激光器的激光功率得到提高、光束质量得到改善的新型结构。它在激光医疗、激光加工、激光通讯、天文学等多个方面具有较好的应用前景。
实现本发明的技术方案可通过附图
加以说明附图仅给出了双棒串接的情况。图中(2)及(3)是以固体激光激活介质为激光工作物质。对于由两级的双灯泵浦激光头部组成，第一级激光头部中双灯(4)、(5)及激光晶体棒(2)构成的平面与第二级激光头部的双灯(6)、(7)及激光晶体棒(3)构成的平面相互垂直；对于有两级以上的双灯泵浦激光头部，则总是遵循相邻的激光头部中的灯与激光棒平面相互垂直的原则。对于采用固体激光晶体如以Nd:YAG为激光激活介质，激光可输出波长为1.0μm或1.3μm波段的激光。若工作于1.3μm波段，则在激光器的谐振腔中的反射镜(1)面镀上对1.3μm波段全反射而对1.0μm波段有较高的透过率，输出镜(8)上镀制对1.0μm波段高透并对1.3μm波段有最佳输出的耦合度参数。同样，若工作于1.0μm波段，则在激光器的谐振腔中的反射镜(1)面镀上对1.0μm波段全反射而对1.3μm波段有较高的透过率，输出镜(8)上镀制对1.3μm波段高透并对1.0μm波段有最佳输出的耦合度参数。当激光工作于高功率状态时，从第一级激光器头部出来的光束进入第二级激光器头部，由于激光棒(2)与(3)交叉放置，两棒热焦距长短互补，这样就使得谐振腔内的激光振荡模近似于圆，所输出的激光有较好的圆度，而且，对于运转在低阶模的激光，可有较大的激光振荡模体积，从而在激光棒中最大限度地抽取反转粒子的储能以提高激光功率的输出。
本发明与背景技术相比所具有的有益的效果是采用本发明的固体激光器比传统的多棒串接晶体激光器的激光功率得到提高、光束质量得到改善，较好的克服了椭圆热焦距效应的不利影响。它将在激光医疗、激光加工、激光通讯、天文学等多个方面具有较好的应用前景。
附图为多棒串接的双灯泵浦大功率固体激光器的结构原理图。
现结合附图进一步描述本方案的实施例本实施例如技术方案中附图所示，各关键元器件所起作用亦如上所述，在这里再做一些补充。在本实施例中激光激活介质采用两根φ6×120的Nd:YAG圆棒，激光器输出激光波长为1.319μm。在激光棒的两端各镀上对1.319μm的增透膜，在激光器谐振腔中的反射镜(1)面镀上对1.319μm波段全反射而对1.064μm有较高的透过率，输出镜(8)上镀制对1.064μm高透并对1.319μm输出的透过率为7.5％。反射镜(1)到Nd:YAG(2)激光棒靠近的一端距离为15cm，输出镜(8)到Nd:YAG(3)激光棒靠近的一端距离为15cm，两根Nd:YAG激光棒相邻端的距离为30cm。
权利要求
1.一种多棒串接的双灯泵浦大功率固体激光器，是以固体激光激活介质为激光工作物质，以氙灯为泵浦源，以连续或脉冲方式工作，它由激光谐振腔的反射镜、输出镜及置于它们之间的两级或两级以上的双灯泵浦激光头部组成，其特征在于，该激光器具有以下结构对于由两级的双灯泵浦激光头部组成的激光器，其第一级激光头部与第二级激光头部的双灯与激光晶体棒构成的平面相互垂直；对于有两级以上的双灯泵浦激光头部组成的激光器，则总是遵循相邻的激光头部的双灯与激光晶体棒构成的平面相互垂直的原则。
全文摘要
一种多棒串接的双灯泵浦大功率固体激光器，是以固体激光激活介质为激光工作物质，在氙灯为泵浦源下，在连续或脉冲工作方式下，该器件输出高功率的激光。该器件由激光谐振腔的反射镜、输出镜及置于它们之间的两级或两级以上的双灯泵浦激光头部组成。对于由两级的双灯泵浦激光头部组成的激光器，第一级激光头部与第二级激光头部的双灯与激光晶体棒构成的平面相互垂直；对于有两级以上的双灯泵浦激光头部组成的激光器，则总是遵循相邻的激光头部的双灯与激光晶体棒构成的平面相互垂直的原则。本发明能比传统的多棒串接晶体激光器的激光功率得到提高、光束质量得到改善，较好的克服了椭圆热焦距效应的不利影响。它将在激光医疗、激光加工、激光通讯、天文学等多个方面具有较好的应用前景。
文档编号H01S3/091GK1421967SQ01142319
公开日2003年6月4日 申请日期2001年11月23日 优先权日2001年11月23日
发明者林文雄, 黄见洪, 林授群 申请人:中国科学院福建物质结构研究所