专利名称：一种和频激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光器，尤指一种获得和频激光输出的复合腔结构的激光器。
背景技术：
在和频激光器中，常用偏振分束镜片或PBS镜片作为复合腔分合束元件。 由于偏振分束镜片或PBS镜片镀有介质膜层，将对振荡激光产生一定损耗，不 利于和频激光器效率的提高。 一文献号为CN17310633A的发明发明申请说明书 公开了一种半导体激光泵浦全固态复合腔和频激光器，在泵浦的激光束传播方 向从左至右依次放置光学耦合系统、反射腔镜、激光增益介质、合束镜、和频 晶体，两个输出耦合腔镜；合束镜的法线与系统光轴成6角安装，反射腔镜与 后一个输出耦合腔镜组成一个子谐振腔；在合束镜法线的左侧装有另一支臂光 路，光轴指向合束镜中心，在泵浦的激光束传播方向从右至左依次放置光学耦 合系统、反射腔镜、激光增益介质、合束镜；反射腔镜、合束镜和上一个光路 中的前输出耦合腔镜组成另一个子谐振腔。有关各件按要求镀有对基频光、和 频激光的高反或高增透膜系。该和频激光器具有两个独立的输出耦合腔镜和一 个采用普通光学玻璃制成的片状合束镜，造成复合腔内损耗较高，特别是插入 损耗，因而激光泵浦效率和和频光输出功率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述和频激光器存在的问题，设计一种 泵浦效率高且结构简单的和频激光器。
本发明的技术方案是 一种和频激光器，其复合腔由两条支臂光路和一条 合臂光路构成；其中一条支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依 次设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质，另一条支臂光路上同样设 有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激 光增益介质；合臂光路上依次设有分合束元件、和频晶体和输出耦合腔镜；其 特征在于所述分合束元件为双折射晶体棱镜。
本发明所述输出耦合腔镜为一个后腔片。
跟现有技术相比，本发明的有益效果是本发明由两组激光增益介质、倍 频晶体和双折射晶体棱镜构成和频激光复合腔，利用双折射晶体棱镜双折射效 应使之作为复合腔分合束元件，引入腔内损耗较小，有利提高和频激光器效率； 仅设一个输出耦合腔镜，结构相对简单。此外，本发明还可以制成微片式和频激光器，有利于低功率和频激光器的小型化及应用。
图1为本发明第一实施例结构示意图2a为本发明第一实施例所采用的分合束元件结构原理图； 图2b为本发明第二实施例所采用的分合束元件结构原理图； 图2c为本发明第三实施例所采用的分合束元件结构原理图； 图3a为本发明第四实施例结构示意图； 图3b为本发明第五实施例结构示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明和频激光器复合腔由两条相交的支臂光路和一条合臂 光路构成；其中一条支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设 置的泵浦光耦合系统102A、前腔片103A、激光增益介质104A;另一条支臂光路 上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设置的泵浦光耦合系统 102B、前腔片1Q3B、激光增益介质1Q4B;合臂光路上依次设有分合束元件、和 频晶体106和输出耦合腔镜。所述激光泵浦系统采用半导体激光器IOIA、 101B, 该半导体激光器IOIA、 IOIB—般釆用带金属套筒的激光二极管(LD)或其阵列。 泵浦光耦合系统102A、102B—般采用准直透镜、准直器或类似器件。前腔片103A、 103B为采用K9光学玻璃制成的平凹透镜。激光增益介质104A、 104B采用 Nd:YV04、 Nd: YAG或类似激光晶体，激光增益介质1Q4A和激光增益介质104B可 采用相同种类的激光晶体，也可采用不同种类的激光晶体。分合束元件为双折 射晶体棱镜105,其为三角形。和频晶体106采用LBO、 BBO、 KTP或类似非线 性和频晶体。输出耦合腔镜即后腔片107为采用K9光学玻璃制成的平凹透镜。 其中一条支臂光路上的前腔片103A、激光增益介质104A,合臂光路上的和频晶 体106、后腔片107，以及双折射晶体棱镜105构成一个激光谐振腔A,谐振产 生基频光入l;另一条支臂光路上的前腔片103B、激光增益介质104B，合臂光 路上的和频晶体106、后腔片107,以及双折射晶体棱镜105构成一个激光谐振 腔B，谐振产生基频光入2。基频光入l、入2在和频晶体106中产生和频光入， 其中1/入=1/入1+1/入2。上述各件之间的间距可作;徵调。
如图2所示，双折射晶体棱镜105的工作原理。其中图2a所示的双折射晶 体棱镜105的横截面为等边直角三角形，其晶体光轴平行三角形直角面，当一 束光沿X轴方向垂直入射到双折射晶体棱镜105时，入射光中o光和e光均不 改变方向，到达棱镜斜面时，o光经表面反射后仍为o光，其遵循均匀介质全内 反射定律，即入射角为6 ，反射角亦为6 ;此时e光经反射后转为o光，其遵循4斤射定4聿，即neSine=noSin6' , 6' -6，当o， e光离开晶体时，以一 定的夹角相互分开，这就是双折射晶体棱镜的双折射效应。根据光路可逆原理， e光即基频光入1从双折射晶体棱镜105的直角面斜入射，o光即基频光入2从 双折射晶体棱镜105的直角面垂直入射。基频光A 1经双折射晶体棱镜105的斜 面反射后转为o光，与基频光入2合束后从双折射晶体棱镜105的另一直角面垂 直出射。经和频晶体106转变成和频光入从后腔片107输出。本发明采用双折 射晶体棱镜作为复合腔分合束元件，引入腔内损耗较小，有利提高和频激光器 效率。
图2b所示的双折射晶体棱镜105为由两个横截面为等边直角三角形的双折 射三角棱镜构成棱镜组，两个双折射三角棱镜的光轴均平行其直角面。两个双 折射三角棱镜设在同一竖直面内，正置的上三角棱镜尺寸较小，倒置的下三角 棱镜尺寸较大。处于同一竖直面内的基频光入l、入2平行或近似平行地从下三 角棱镜的竖直面垂直入射，先后经过下三角棱镜和上三角棱镜的转换并合束。 这样就使e光即基频光A 1和o光即基频光入2空间分开，且相互平行或近似相 互平行。
图2c所示的双折射晶体棱镜105为一横截面为菱形的双折射晶体棱镜。处 于同一竖直面内的基频光入l、入2平行地从菱形棱镜的竖直面垂直入射，先后 经过菱形棱镜的两个斜面转换并合束。这样就使e光即基频光入1和o光即基频 光入2空间分开，且相互平行。
以上实施例都是分离式和频激光器。本发明亦可以制成微片式和频激光器， 该微片式激光器复合腔由激光增益介质和和频晶体粘合或胶合在双折射晶体棱 镜上构成，其前、后腔片则由介质膜直接镀在晶体表面。以下将结合具体实施 例详细i兌明
如图3a所示，本实施例复合腔两条支臂光路平行地设在菱形双折射晶体棱 镜105右侧的处在同一竖直面内； 一条支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦 光传播方向设置的泵浦光耦合系统102A、前腔片、激光增益介质104A,另一条 支臂光路上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向设置的泵浦光耦合系统 102B、前腔片、激光增益介质104B;激光增益介质104A、 104B通过光胶或深化 光胶的方式设在双折射晶体棱镜105的右端面偏下位置；两支臂光路上的前腔 片以镀膜的方式设在激光增益介质104A、 104B的右端面。复合腔合臂光路上的 和频晶体106亦通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱镜105左端面偏 上位置；后腔片亦以镀膜的方式设在和频晶体106左端面。本实施例的光路图 与图2c所示的相同。激光腔A产生的o光即基频光入1与激光腔B产生的e光即基频光入2合束，最后经和频晶体106转变成和频光入输出。
如图3b所示，本实施例复合腔两条支臂光路平行地设在菱形双折射晶体棱 镜105左、右两侧并处在同一竖直面内；左支臂光路上设有激光泵浦系统和沿 泵浦光传播方向设置的泵浦光耦合系统102A、前腔片、激光增益介质104A，右 支臂光路上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向设置的泵浦光耦合系统 102B、前腔片、激光增益介质104B;激光增益介质104A、 104B通过光胶或深化 光胶的方式分别设在双折射晶体棱镜105的左、右端面；左支臂光路上的前腔 片以镀膜的方式设在激光增益介质104A左端面，右支臂光路上的前腔片以镀膜 的方式设在激光增益介质104B的右端面。复合腔合臂光路上的和频晶体106亦 通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱镜105左端面偏上位置；后腔片 亦以镀膜的方式设在和频晶体106左端面。与激光增益介质104B处在同一竖直 面内的1/4波片107A亦通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱镜105的 右端面，该波片可将o光转为e光。激光腔A产生的e光即基频光Al的光路 J—I—G —H —G —C —F,其在H处即经过波片107A时转换成o光，然后在G处 与激光腔B产生的e光即基频光入2合束，最后经和频晶体106转变成和频光入 输出。这样就可以将激光增益介质分别设在双折射晶体两个相互平行的表面， 以易于激光泵浦系统即半导体激光器IOIA、 IOIB在空间设置与调节。本发明微 片式和频激光器结构筒单，有利于低功率和频激光器获得较广泛的应用。该微 片式激光器亦可由半导体激光器IOIA、 IOIB直接泵浦(亦称端泵)胶合而成的 整体光学件。
本发明由两组激光增益介质、倍频晶体和双折射晶体棱镜构成和频激光复 合腔，利用双折射晶体棱镜双折射效应使之作为复合腔分合束元件，引入腔内 损耗较小，有利提高和频激光器效率；仅设一个输出耦合腔镜，结构相对简单。 此外，本发明还可以制成微片式和频激光器，有利于低功率和频激光器的小型 化及应用。
权利要求
1、一种和频激光器，其特征在于其复合腔由两条支臂光路和一条合臂光路构成；其中一条支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质，另一条支臂光路上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质；合臂光路上依次设有分合束元件、和频晶体和输出耦合腔镜；且，所述分合束元件为双折射晶体棱镜。
2、 根据权利要求1所述的和频激光器，其特征在于所述输出耦合腔镜为 一个后腔片。
3、 根据权利要求l所述的和频激光器，其特征在于所述双折射晶体棱镜 的横截面为等边直角三角形，其晶体光轴平行三角形直角面。
4、 根据权利要求3所述的和频激光器，其特征在于e光即基频光入l从 所述双折射晶体棱镜的直角面斜入射，o光即基频光入2从双折射晶体棱镜的直 角面垂直入射；基频光入l经双折射晶体棱镜的斜面反射后转为o光，与基频光 入2合束后从双折射晶体棱镜的另一直角面垂直出射；经和频晶体转变成和频光 入从后腔片输出。
5、 根据权利要求l所述的和频激光器，其特征在于所述双折射晶体棱镜 为由两个横截面为等边直角三角形的双折射三角棱镜构成棱镜组，两个双折射 三角棱镜的光轴均平行其直角面；该两个双折射三角棱镜设在同 一 竖直面内， 正置的上三角棱镜尺寸较小，倒置的下三角棱镜尺寸较大；处于同一竖直面内 的基频光入l、入2平行或近似平行地从下三角棱镜的竖直面垂直入射，先后经 过下三角棱镜和上三角棱镜的转换并合束。
6、 根据权利要求l所述的和频激光器，其特征在于所述双折射晶体棱镜 为一横截面为菱形的双折射晶体棱镜；处于同一竖直面内的基频光入l、 A2平 行地从菱形棱镜的竖直面垂直入射，先后经过菱形棱镜的两个斜面转换并合束。
7、 根据权利要求1所述的和频激光器，其特征在于所述复合腔为由激光 增益介质和和频晶体粘合或胶合在双折射晶体棱镜上构成的微片式复合腔。
8、 根据权利要求7所述的和频激光器，其特征在于所述微片式复合腔的 两条支臂光路平行地设在菱形双折射晶体棱镜右侧的处在同一竖直面内； 一条 支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向设置的泵浦光耦合系统、前 腔片、激光增益介质，另一条支臂光路上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传 播方向设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质；两支臂光路上的激光 增益介质通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱镜的右端面偏下位置；两支臂光路上的前腔片以镀膜的方式设在激光增益介质的右端面；复合腔合臂 光路上的和频晶体亦通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱镜左端面偏 上位置；后腔片亦以镀膜的方式设在和频晶体左端面。
9、根据权利要求7所述的和频激光器，其特征在于所述微片式复合腔的 两条支臂光路平行地设在菱形双折射晶体棱镜左、右两侧并处在同一竖直面内； 左支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向设置的泵浦光耦合系统、 前腔片、激光增益介质，右支臂光路上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播 方向设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质；两支臂光路上的激光增 益介质通过光胶或深化光胶的方式分别设在双折射晶体棱镜的左、右端面；左 支臂光路上的前腔片以镀膜的方式设在激光增益介质(104A)左端面，右支臂 光路上的前腔片以镀膜的方式设在激光增益介质(104B)的右端面；复合腔合 臂光路上的和频晶体亦通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱镜左端面 偏上位置；后腔片亦以镀膜的方式设在和频晶体左端面；与激光增益介质(104B) 处在同一竖直面内的1/4波片亦通过光胶或深化光胶的方式设在双折射晶体棱 镜的右端面。
全文摘要
一种和频激光器，其复合腔由两条支臂光路和一条合臂光路构成；其中一条支臂光路上设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质，另一条支臂光路上同样设有激光泵浦系统和沿泵浦光传播方向依次设置的泵浦光耦合系统、前腔片、激光增益介质；合臂光路上依次设有分合束元件、和频晶体和输出耦合腔镜；本发明所述分合束元件为双折射晶体棱镜，所述输出耦合腔镜为一个后腔片，本发明由两组激光增益介质、倍频晶体和双折射晶体棱镜构成和频激光复合腔，利用双折射晶体棱镜双折射效应使之作为复合腔分合束元件，引入腔内损耗较小，有利提高和频激光器效率；仅设一个输出耦合腔镜，结构相对简单。
文档编号H01S3/06GK101308988SQ20081009861
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者砺 吴, 玉 孙, 杨建阳, 陈卫民 申请人:福州高意通讯有限公司