专利名称：激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非稳腔调q方法
技术领域：
本发明涉及激光二极管端面泵浦固体激光器，特别是激光二极管端面泵浦固体激光器中
稳腔-非稳腔调Q方法。
背景技术：
激光二极管端面泵浦固体激光器，通常由泵浦源激光二极管、耦合系统和谐振腔组成， 谐振腔包括激光晶体和腔镜，激光晶体可以将泵浦光能量转化为激光能量，晶体泵浦端面镀 膜作为一个腔镜，输出镜表面镀膜作为另一个腔镜。对于激光二极管端面泵浦固体激光器， 由于存在量子差损等效应，导致了其注入的总能量中只有部分转化为激光输出，其余能量中 大部分都转化为耗散热。由于受到抽运光不均匀分布和晶体周围散热系统的共同作用，使得 晶体内温度分布不均匀，形成温度梯度，引发晶体的热效应，其中，晶体热透镜效应占绝对 优势。通常，需要采用较为复杂的手段对热效应进行抑制，例如，在谐振腔当中插入光学元 件以补偿热效应，但是它增加了系统的复杂性，使激光器的调试过程更为繁琐。
调Q技术就是采用一定的装置来控制激光器谐振腔的Q值，使其按一定的规律变化，从而 实现激光以脉冲形式输出的目的。Q开关通常是利用声光衍射、电光衍射、某些特殊介质的 可饱和吸收等等方式实现对谐振腔内损耗大小的控制。当腔内损耗较大时，振荡光不能起振 ，激光器没有激光输出，泵浦光促使激光介质上能级粒子数不断积累，实现能量的存储；当 腔内损耗降低时，由于阈值下降，振荡光可以迅速起振，激光晶体中的上能级粒子短时间内 集中受激跃迀，储存的能量迅速释放，形成激光脉冲输出。
由于在谐振腔当中加入了调Q元件，调Q激光器在结构上通常复杂于非调Q的激光二极管 端面泵浦固体激光器，而且它的存在会产生热效应和插入损耗，影响了输出激光光束质量、 降低泵浦光到输出激光的转换效率。
发明内容
本发明的目的是提出一种结构简单、紧凑、光-光转换效率高的激光二极管端面泵浦固 体激光器中稳腔-非稳腔调Q方法。
本发明的目的是这样实现的，激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非稳腔调Q方法， 它至少包括构成激光器的泵浦源激光二极管、耦合系统、激光器谐振腔，激光器谐振腔包括 激光晶体、输出镜，激光二极管通过光学耦合系统将泵浦光注入激光晶体，对激光晶体进行 连续泵浦，其特征是在输出镜的光输出面固定有压电陶瓷器件，通过电信号控制压电陶瓷
3器件的伸縮变化，带动输出镜沿光轴左右移动，当伸縮变化使谐振腔腔长小于晶体热透镜焦 距时，激光器谐振腔有激光输出，当伸縮变化使谐振腔腔长大于晶体热透镜焦距时，谐振腔 处于非稳态，此时谐振腔损耗较大，没有激光输出。 所述的压电陶瓷器件是中心开孔的圆盘状。
所述的电信号控制压电陶瓷器件的伸縮变化是加正电压时，压电陶瓷器件厚度大于初始 状态，电压为零时，压电陶瓷器件厚度恢复初始状态。
所述的电信号控制压电陶瓷器件的伸縮变化是加正电压时，压电陶瓷器件厚度大于初始 状态，电压为负电压时，压电陶瓷器件厚度小于初始状态。
所述的电信号控制压电陶瓷器件的伸縮变化是加负电压时，压电陶瓷器件厚度小于初始 状态，电压为零时，压电陶瓷器件厚度恢复初始状态。
本发明的特点是和传统的激光二极管端面泵浦固体激光器调Q方式不同，本发明根据 激光晶体热透镜焦距和腔长的关系，利用压电陶瓷器件将电信号转化为机械运动这一特征， 通过调节一定抽运功率下谐振腔的长度，使得其交替工作于稳腔-非稳腔状态，从而获得调Q 的效果。本发明可以简化调Q激光器的结构，避免插入光学元件带来的损耗和其它不良效应
，实现较高的光-光转化效率。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例1的结构图和压电陶瓷器件施加电信号波形图。
图2是本发明实施例2的结构图和压电陶瓷器件施加电信号波形图。 图3是本发明实施例3的结构图和压电陶瓷器件施加电信号波形图。
图中1、激光二极管；2、耦合系统；3、晶体热透镜；4、激光晶体；5、输出镜；6、 压电陶瓷器件。
具体实施例方式
实施例l:如图1所示，激光二极管端面泵浦固体激光器包括泵浦源激光二极管l、耦合
系统2、激光器谐振腔，激光器谐振腔包括激光晶体4、输出镜5。输出镜5后端面与压电陶瓷 器件6伸縮面相连接，通过电信号控制压电陶瓷器件6的伸縮蠕动，输出镜5的镜面与光路垂 直。激光二极管1输出光束通过耦合系统2注入谐振腔中的激光晶体4，由于泵浦光能量很高 ，使激光晶体4内部产生热效应，从而使得谐振腔中形成晶体热透镜3，此时晶体热透镜3的 焦距大于谐振腔长，激光器有激光输出，继续增大泵浦功率，晶体热透镜3的焦距进一步縮 短，当焦距小于腔长时，谐振腔处于非稳态，此时谐振腔损耗较大，没有激光输出，泵浦光使激光晶体4上能级粒子数积累，储存能量。选择合适的压电陶瓷器件6，调节压电陶瓷器件 6所加电压，电压波形如图l所示，加正电压时，压电陶瓷器件6厚度大于初始状态，带动输 出镜5运动在平行于光轴的路径上，使谐振腔的腔长縮短，当腔长小于晶体热透镜3焦距时， 阈值降低，激光晶体4中积累的上能级粒子在短时间内集中受激跃迀，储存的能量迅速释放 ，形成激光脉冲输出；当电压为零时，压电陶瓷器件6厚度恢复初始状态，腔长大于晶体热 透镜3的焦距，谐振腔再次处于非稳态，没有激光输出，即谐振腔交替处于稳腔-非稳腔状态 ，从而获得调Q的效果。
实施例2:如图2所示，系统结构与实施例l相同，不同之处在于，压电陶瓷器件6所加电 信号如图2所示，当施加负电压时，压电陶瓷器件6厚度小于初始状态，此时，增大泵浦功率 ，晶体热透镜3焦距縮短，当焦距小于腔长时，谐振腔处于非稳态，此时谐振腔损耗较大， 没有激光输出，泵浦光使激光晶体4上能级粒子数积累，储存能量；当加正电压时，压电陶 瓷器件6厚度大于初始状态，带动输出镜5运动在平行于光轴的路径上，使谐振腔的腔长縮短 ，当腔长小于晶体热透镜3焦距时，阈值降低，激光晶体4中积累的上能级粒子在短时间内集 中受激跃迀，储存的能量迅速释放，形成激光脉冲输出；当压电陶瓷器件6所施加的电压正 负交替时，谐振腔也交替处于稳腔和非稳腔状态，获得调Q的效果。
实施例3:如图3所示，系统结构与实施例l相同，不同之处在于，压电陶瓷器件6所加电 信号如图3所示，当施加负电压时，压电陶瓷器件6厚度小于初始状态，此时，增大泵浦功率 ，晶体热透镜3焦距縮短，当焦距小于腔长时，谐振腔处于非稳态，此时谐振腔损耗较大， 没有激光输出，泵浦光使激光晶体4上能级粒子数积累，储存能量；当电压为零时，压电陶 瓷器件6厚度恢复初始状态，带动输出镜5运动在平行于光轴的路径上，使谐振腔的腔长縮短 ，当腔长小于晶体热透镜3焦距时，阈值降低，激光晶体4中积累的上能级粒子在短时间内集 中受激跃迀，储存的能量迅速释放，形成激光脉冲输出；当压电陶瓷器件6施加的电压改变 时，谐振腔也交替处于稳腔和非稳腔状态，获得调Q的效果。
权利要求
1.激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔非稳腔调Q方法，它至少包括构成激光器的泵浦源激光二极管(1)、耦合系统(2)、激光器谐振腔，激光器谐振腔包括激光晶体(4)、输出镜(5)，激光二极管(1)通过光学耦合系统(2)将泵浦光注入激光晶体(4)，对激光晶体(4)进行连续泵浦，其特征是在输出镜(5)的光输出面固定有压电陶瓷器件(6)，通过电信号控制压电陶瓷器件(6)的伸缩变化，带动输出镜(5)沿光轴左右移动，当伸缩变化使谐振腔腔长小于晶体热透镜(3)焦距时，激光器谐振腔有激光输出，当伸缩变化使谐振腔腔长大于晶体热透镜(3)焦距时，谐振腔处于非稳态，此时谐振腔损耗较大，没有激光输出。
2 根据权利要求l所述的激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非 稳腔调Q方法，其特征是所述的压电陶瓷器件(6)是中心开孔的圆盘状。
3 根据权利要求l所述的激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非 稳腔调Q方法，其特征是所述的电信号控制压电陶瓷器件(6)的伸縮变化是加正电压时， 压电陶瓷器件(6)厚度大于初始状态，电压为零时，压电陶瓷器件(6)厚度恢复初始状态
4 根据权利要求l所述的激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非 稳腔调Q方法，其特征是所述的电信号控制压电陶瓷器件(6)的伸縮变化是加正电压时， 压电陶瓷器件(6)厚度大于初始状态，电压为负电压时，压电陶瓷器件(6)厚度小于初始 状态。
5 根据权利要求l所述的激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非 稳腔调Q方法，其特征是所述的电信号控制压电陶瓷器件(6)的伸縮变化是加负电压时， 压电陶瓷器件(6)厚度小于初始状态，电压为零时，压电陶瓷器件(6)厚度恢复初始状态
全文摘要
本发明涉及激光二极管端面泵浦固体激光器，特别是激光二极管端面泵浦固体激光器中稳腔-非稳腔调Q方法，它至少包括构成激光器的泵浦源激光二极管、耦合系统、激光器谐振腔，激光器谐振腔包括激光晶体、输出镜，其特征是在输出镜的光输出面固定有压电陶瓷器件，通过电信号控制压电陶瓷器件的伸缩变化，带动输出镜沿光轴左右移动，当伸缩变化使谐振腔腔长小于晶体热透镜焦距时，激光器谐振腔有激光输出，当伸缩变化使谐振腔腔长大于晶体热透镜焦距时，谐振腔处于非稳态，此时谐振腔损耗较大，没有激光输出。本发明可以简化调Q激光器的结构，避免插入光学元件带来的损耗和其它不良效应，实现较高的光-光转化效率。
文档编号H01S3/16GK101588012SQ20091030399
公开日2009年11月25日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者宋小鹿, 文建国, 李兵斌, 王石语, 蔡德芳, 振 过 申请人:西安电子科技大学