专利名称：一种可用于电光调q的免调试固体激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种固体激光器，特别涉及一种能进行电光调Q的角锥棱镜免调试谐振腔激光器，可广泛应用于军事、工业加工、医疗、科研等领域。
背景技术：
为了解决激光器在强烈振动和大幅度温度变化环境下谐振腔易失谐的问题，美国专利US3924201提出用两块交叉直角棱镜作为谐振腔的两个全反镜的结构，但存在结构复杂且仅在某一特征方向上有较高的机械稳定性。中国专利CN87216562U所述的线偏振输出激光器虽具有较高的稳定性，但其作为折光器的角隅棱镜必须按照特定的角度放置，否则无法输出线偏振激光。中国专利CN87216891U提供了能接收回波的激光器，它采用直角棱镜作为后反射镜同样只在一个方向上具有有较高的机械稳定性。中国专利CN1195214A(美国专利US6526088B1)采用角锥棱镜作为激光器谐振腔的全反镜，且其角顶放置在激光棒的轴线上，输出镜(或直接镀在激光棒另一端的端面上)从而构成免调试谐振腔，具有很高的稳定性，但由于角锥棱镜具有退偏作用，原有结构不适用电光调Q技术，大大限制了其应用范围。
发明内容
本实用新型的目的是提供了一种可用于电光调Q的免调试固体激光器，该激光器结构简单，具有高稳定性的角锥棱镜谐振腔，可以在强烈振动及大幅度温度变化下稳定工作。采用电光调Q技术以获得大能量、高效率、高频率精度的线偏振光输出且输出能量大小可以调节。
本实用新型的技术方案如下可用于电光调Q的免调试固体激光器(如图1所示)，包括激光棒、前反射镜、后反射镜、Q开关(可为电光Q开关或被动Q开关)、氙灯或半导体激光器、偏振分光镜或偏振介质膜片、波片构成。工作介质一端放置角锥棱镜(也称定向棱镜)，其顶点位于工作介质的轴线上，介质的另一端放置平面全反射镜(或直角棱镜)，角锥棱镜与平面全反射镜(或直角棱镜)构成稳定谐振腔，具有免调试、不失调功能。平面全反射镜(或直角棱镜)与激光介质之间依次为电光调Q晶体(或被动调Q器件)、起偏器。一旦形成激光振荡，信号光经过起偏器的作用变为线偏振光进入激光介质获得受激放大，经过角锥棱镜后向反射再次进入激光介质获得受激放大，由于角锥棱镜对线偏光具有退偏作用，线偏光经其反射后成为椭圆偏振光，其平行(或垂直)分量经偏振分光镜或偏振介质膜片透射(或反射)从轴向(或侧向)输出，获得了线偏振光。可在激光介质与角锥棱镜之间加入1/4波片，通过旋转1/4波片，可以调节激光输出的大小。前反射镜为全反射平面镜或全反射直角棱镜，后反射镜为角锥棱镜，偏振分光镜或偏振介质膜片的工作角度为布儒斯特角。其特征在于1、作为后反射镜的角锥棱镜的角顶放置在激光棒的轴线上，与前反射镜构成具有很高稳定性的激光谐振腔；2、在腔内可放置波片用来调节输出能量的大小或脉冲宽度大小以及补偿高重复频率运行下激光介质的热退偏效应；3、在后反射镜与前反射镜之间包含Q开关、偏振分光镜和激光棒，其中偏振分光镜用于耦合输出。前反射镜可以是平面、球面全反射镜，或高斯全反射镜，或全反射直角棱镜等；后反射镜可以是透光介质制成的实体角锥棱镜，也可以是不透明介质制成的空心角锥反射镜。
本激光器是利用角锥棱镜的退偏作用，产生与偏振方向垂直的振动分量通过增益介质受激放大经偏振镜反射或透射输出。其工作原理如图(2)示自发辐射产生的受激辐射振荡光经偏振分光镜或偏振介质膜片的起偏作用，使谐振腔内的振荡光线为线偏振光，一旦形成激光脉冲(电光Q开关打开)依次经过激光棒、波片、角锥棱镜全反镜，如果上述元件不退偏，即振荡光线始终完全透过偏振镜往返振荡不输出腔体。由于角锥棱镜全反镜具有退偏效应，线偏光经其反射后成为椭圆偏振光，经增益介质受激放大其平行分量经偏振分光镜或偏振介质膜片透射继续往返振荡；而其垂直分量经偏振分光镜或偏振介质膜片反射输出线偏振激光。波片的作用一是通过垂直于激光棒的轴线旋转波片以调节椭圆偏振光的平行分量和垂直分量的大小以达到调节输出激光的大小的目的。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点与效果1、该激光器采用角锥棱镜谐振腔，具有非常强的抗失调能力，作为全反镜的角锥棱镜允许的失调角高达±20°，棱镜中心轴可偏离腔轴D/4(D为激光棒的直径)，其与平面全反射镜可构成免调试谐振腔，通过偏振镜耦合输出，完全克服了谐振腔容易失调而导致激光器失效的缺陷。
2、该激光器采用偏振耦合输出，解决了中国专利CN1195214A(美国专利US6526088B1)所述的免调试固体激光器无法进行电光调Q的难题。同时，由于腔内的振荡光两次经过激光棒，充分利用其储能，具有放大作用，故可以应用在要求高稳定度、大能量、高效率、高频率精度的激光系统中。
3、该激光器具有可以调节输出的功能。通过垂直于激光棒的轴线旋转波片使同一套系统可以运用在对能量大小、脉冲宽度大小有不同要求的场合。
4、由于激光器本身同时具有振荡和放大作用，所以其电光效率高、动静比高、单脉冲效率高，具有体积小、重量轻的优点。该激光器具有抗失调能力强，稳定性高，不但适合于被动调Q，而且适合于主动电光调Q，便于实现标准化、组件化、系列化，可以广泛应用于军事、工业加工、医疗、科研等领域。
图1-可用于电光调Q的免调试固体激光器的结构示意图；图2-可用于电光调Q的免调试固体激光器的结构示意图；图3、4-可用于电光调Q的免调试固体激光器的结构示意图；其中1-激光棒，2-全反射平面镜或全反射直角棱镜(前反射镜)，3-角锥棱镜(后反射镜)，4-电光Q开关或被动Q开关，5-氙灯或半导体激光器，6-偏振镜(偏振分光镜或偏振介质膜片)，7-波片，0-角顶具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明。
实施例1根据图1所示，该激光器包括激光棒1、前反射镜2、后反射镜3，电光Q开关或被动Q开关4，激光棒1为YAG棒，其一端放置角锥棱镜3，角锥棱镜3的角顶0置于激光棒1的轴线上，腔内任何位置可放置波片7，在激光棒1轴线的一侧放置全反射平面镜2和电光Q开关4，电光Q开关4也可放置在角锥棱镜3和激光棒1之间，在全反射平面镜2的法线与激光棒1轴线的交点处放置偏振镜6，工作角度为布儒斯特角。
实施例2根据图2所示，该激光器包括激光棒1、前反射镜2、后反射镜3，电光Q开关或被动Q开关4，激光棒1为YAG棒，其一端放置角锥棱镜3，角锥棱镜3的角顶0置于激光棒1的轴线上，角锥棱镜3与激光棒1之间放置波片7，全反射平面镜2垂直于激光棒1的轴线且置于其另一侧，二者之间放置偏振镜6和电光Q开关4(也可放在角锥棱镜3和激光棒1之间)，偏振镜6的工作角度为布儒斯特角。
根据图3、4所示的可用于电光调Q的免调试固体激光器的结构示意图与实施例(1)、(2)的区别在于将前反射镜2变为全反射直角棱镜，工作原理与实施例(1)、(2)相同，在此不再赘述。
权利要求1.一种可用于电光调Q的免调试固体激光器，它包括激光棒(1)、前反射镜(2)、后反射镜(3)、Q开关(4)，其特征在于在后反射镜(3)的角锥棱镜的角顶(0)放置在激光棒(1)的轴线上，在角锥棱镜(3)与前反射镜(2)之间包含Q开关(4)、偏振镜(6)和激光棒(1)。
2.根据权利要求1所述的一种可用于电光调Q的免调试固体激光器，其特征在于前反射镜(2)可以是平面、球面全反射镜或高斯全反射镜或全反射直角棱镜；角锥棱镜(3)可以是透光介质制成的实体角锥棱镜，也可以是不透明介质制成的空心角锥反射镜。
专利摘要本实用新型公开了一种可用于电光调Q的免调试固体激光器，它包括激光棒、前反射镜、角锥棱镜、电光Q开关，在后反射镜的角锥棱镜的角顶放置在激光棒的轴线上，在角锥棱镜与前反射镜之间包含电光Q开关、偏振镜和激光棒，其中偏振镜作为耦合输出镜，在腔内可放置波片。该激光器具有体积小、重量轻，效率高，抗失调能力强，稳定性高，不但适合于被动调Q，而且适合于主动电光调Q，便于实现标准化、组件化、系列化，可以广泛应用于军事、工业加工、医疗、科研等领域。
文档编号H01S3/08GK2781607SQ200520095538
公开日2006年5月17日 申请日期2005年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者程勇, 王小兵, 孙斌, 卢常勇, 郭延龙, 万强 申请人:中国人民解放军武汉军械士官学校光电技术研究所