专利名称：短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于半导体激光阵列泵浦全固态激光器技术领域，涉及对高功率全固态激光器整体结构的改进。
背景技术：
现公开技术中半导体激光阵列泵浦高功率全固态内腔倍频激光器的结构有三类其中如图1所示侧面泵浦耦合结构A，图1中——基座A1、腔反射镜A2、腔反射镜座A3、半导体激光器A4、激光晶体A5、冷却架A6、倍频晶体A7、倍频晶体座A8、腔输出镜A9、腔输出镜座A10，其结构特点是半导体激光器A4与激光晶体A5、冷却架A6构成泵浦模块，与腔反射镜A2、腔反射镜座A3、倍频晶体A7、倍频晶体座A8，、腔输出镜A9、腔输出镜座A10构成的一体的谐振腔，固定在同一基座上，此类结构存在冷却架A6结构复杂、装配工艺复杂、激光晶体A5中光增益区域和激光基模(TEM00)模体积匹配较差等问题；如图2所示光锥端面泵浦耦合结构B，图2中——基座B1、半导体激光器B2、半导体激光器座B3、光锥B4、光锥座B5、激光晶体B6、激光晶体座B7、倍频晶体B8、倍频晶体座B9、腔输出镜B10、腔输出镜座B11，其结构特点是半导体激光器B2、半导体激光器座B3、光锥B4、光锥座B5、与激光晶体B6、激光晶体座B7、倍频晶体B8、倍频晶体座B9、腔输出镜B10、腔输出镜座B11构成的谐振腔固定在同一基座上，此类结构存在光锥B4加工工艺复杂、激光晶体B6中光增益区域和激光基模(TEM00)模体积匹配较差等问题；如图3所示长光纤端面泵浦耦合结构C，图3中——光纤输出半导体激光器C1、半导体激光器座基座C2、长光纤C3、光纤输出镜C4、光纤输出镜座C5、激光晶体C6、激光晶体座C7、腔反射镜C8、腔反射镜座C9、倍频晶体C10、倍频晶体座C11，、腔输出镜C12、腔输出镜座C13，其结构特点是由于光纤长度较长(目前产品通用标准是1～2米)，光纤输出半导体激光器C1与激光晶体C6、激光晶体座C7、腔反射镜C8、腔反射镜座C9、倍频晶体C10、倍频晶体座C11，、腔输出镜C12、腔输出镜座C13构成的谐振腔只能互为分离器件，尽管能够保证激光晶体C6中光增益区域和激光基模(TEM00)模体积匹配较好，但由于光纤接头精度的缘故不能满足产业化量产销售后免装调的要求。
发明内容
本实用新型的目的是根据公开技术中激光器系统存在的增益区域和激光基模(TEM00)模体积匹配较差或半导体激光器与谐振腔互为分离不便使用等问题，提出一种新的如图4所示的短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器系统模式，图4中光纤输出半导体激光器1、半导体激光器座基座2、短光纤3、光纤输出镜4、光纤输出镜座5、激光晶体6、激光晶体座7、腔反射镜8、腔反射镜座9、倍频晶体10、倍频晶体座11，、腔输出镜12、腔输出镜座13、谐振腔座14、基座15，其特征在于光纤输出半导体激光器1、半导体激光器座基座2、长度小于100毫米的短光纤3、光纤输出镜4、光纤输出镜座5、与激光晶体6、激光晶体座7、腔反射镜8、腔反射镜座9、倍频晶体10、倍频晶体座11，、腔输出镜12、腔输出镜座13、谐振腔座14，构成的谐振腔固定在同一基座15上。
动态连接固定在半导体激光器座基座2上的光纤输出半导体激光器1通过短光纤3和固定在光纤输出镜座5上的光纤输出镜4将泵光注入固定在激光晶体座7上、端面镀有对泵光波长高透对激光波长高反膜的激光晶体6之中，使其产生粒子束反转而激励出荧光，在镀制在激光晶体6、腔输出镜12以及腔反射镜8上的激光波长高反膜构成的基频激光折叠谐振腔中振荡形成基频激光，基频激光通过倍频晶体10可产生倍频激光，倍频激光从腔输出镜12输出腔外。
优点和积极效果本实用新型提供的短光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态内腔倍频激光器系统模式有下列优点和积极效果由于光纤3长度小于100毫米，与长光纤结构相比，提高了泵光传递效率；减小了总体结构体积，增加了总体结构稳定性；由于各部件固定在同一基座15上，与侧泵和光锥端泵结构相比，即稳定又紧凑，改进模体积匹配问题，提高基模运转效率，降低加工和安装的工本。
图1公开技术中侧面泵浦耦合结构高功率全固态内腔倍频激光器A示意图；其中基座A1、腔反射镜A2、腔反射镜座A3、半导体激光器A4、激光晶体A5、冷却架A6、倍频晶体A7、倍频晶体座A8、腔输出镜A9、腔输出镜座A10。
图2公开技术中光锥端面泵浦耦合结构高功率全固态内腔倍频激光器B示意图；其中基座B1、半导体激光器B2、半导体激光器座B3、光锥B4、光锥座B5、激光晶体B6、激光晶体座B7、倍频晶体B8、倍频晶体座B9、腔输出镜B10、腔输出镜座B11。
图3公开技术中光纤端面泵浦耦合结构高功率全固态内腔倍频激光器C示意图；其中光纤输出半导体激光器C1、半导体激光器座C2、长光纤C3、光纤输出镜C4、光纤输出镜座C5、激光晶体C6、激光晶体座C7、腔反射镜C8、腔反射镜座C9、倍频晶体C10、倍频晶体座C11，、腔输出镜C12、腔输出镜座C13，基座C14。
图4本实用新型提供的短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器系统模式示意图。其中光纤输出半导体激光器1、半导体激光器座2、短光纤3、光纤输出镜4、光纤输出镜座5、激光晶体6、激光晶体座7、腔反射镜8、腔反射镜座9、倍频晶体10、倍频晶体座11，、腔输出镜12、腔输出镜座13、谐振腔座14、基座15。
具体实施方式
如图4所示光纤输出半导体激光器1、半导体激光器座2、长度为76毫米的短光纤3、光纤输出镜4、光纤输出镜座5、激光晶体6、激光晶体座7、腔反射镜8、腔反射镜座9、倍频晶体10、倍频晶体座11，、腔输出镜12、腔输出镜座13、谐振腔座14、基座15。
半导体激光器1采用808nm波长输出的半导体激光器，通过带致冷器件的半导体激光器座2直接固定在铝合金制成的基座14上；光纤输出镜4采用球面镜，胶合在铝合金制成的光纤输出镜座5上，光纤输出镜座5直接固定在铝合金制成的基座14上；长度为76毫米的短光纤3采用400微米芯径规格，长70毫米，二端装SMA95标准接头，分别联接在半导体激光器1和光纤输出镜座5上，光纤无需弯曲；激光晶体6采用掺钕钇铝石榴石，一面镀808nm波长高透1064nm波长高反介质膜、另一面镀1064nm波长高透介质膜胶合在铝合金制成的激光晶体座7上；腔反射镜8采用K9材料，曲率半径R200，一面镀532nm和1064nm波长高反介质膜，胶合在铝合金制成的腔反射镜座9上；倍频晶体10采用LBO，双面镀1064nm波长高透介质膜，胶合在铝合金制成的倍频晶体座11上；腔输出镜12采用K9材料，曲率半径R50，一面镀532nm波长高透1064nm波长高反介质膜、另一面镀532nm波长高透介质膜，胶合在铝合金制成的腔输出镜座13上；激光晶体座7、腔反射镜座9、倍频晶体座11和腔输出镜座13固定在带致冷器件的谐振腔座14上，半导体激光器座2、光纤输出镜座5、谐振腔座14直接固定在基座15上。
权利要求1一种短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器，该全固态激光器包括光纤输出半导体激光器(1)、半导体激光器座基座(2)、、激光晶体(6)、激光晶体座(7)、腔反射镜(8)、腔反射镜座(9)、倍频晶体(10)、倍频晶体座(11)腔输出镜(12)、腔输出镜座(13)、谐振腔座(14)、基座(15)；其特征在于短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器还包括短光纤(3)、光纤输出镜(4)、光纤输出镜座(5)；其静态连接为半导体激光器(1)固定在半导体激光器座基座(2)上；短光纤(3)输入端固定在半导体激光器(1)前端输出口处，短光纤(3)输出口光纤固定在光纤输出镜座(5)后端，光纤输出镜(4)固定在光纤输出镜座(5)前端；固定在谐振腔座(14)上的由激光晶体(6)、激光晶体座(7)、腔反射镜(8)、腔反射镜座(9)、倍频晶体(10)、倍频晶体座(11)、腔输出镜(12)、腔输出镜座(13)构成的谐振腔位于光纤输出镜座(5)前端；半导体激光器座基座(2)、光纤输出镜座(5)、谐振腔座(14)固定在基座(15)上。
2.按照权利要求1所述的一种短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器，其特征在于为了提高了泵光传递效率，减小了总体结构体积，增加总体结构稳定性的短光纤(3)长度小于100毫米。
专利摘要一种短直光纤耦合且泵源与谐振腔一体的全固态激光器，属于全固态激光器技术领域，涉及对高功率全固态激光器整体结构的改进，其特征在于光纤输出半导体激光器、半导体激光器座基座、长度小于100毫米的短直光纤、光纤输出镜、光纤输出镜座、与激光晶体、激光晶体座、腔反射镜、腔反射镜座、倍频晶体、倍频晶体座、腔输出镜、腔输出镜座、谐振腔座构成的谐振腔固定在同一基座上。该激光器具有下列优点与长光纤结构相比提高了泵光传递效率、减小了总体结构体积、增加了总体结构稳定性；与侧泵和光锥端泵结构相比提高了基模运转效率、降低了加工和安装的工本。
文档编号H01S3/0941GK2919612SQ20062002818
公开日2007年7月4日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者李斌, 叶子青, 郑权 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所