专利名称：高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光装置，尤其涉及一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，属于激光技术领域。它适于激光彩色显示、激光医疗、工业激光加工、科研等领域的应用。
背景技术：
半导体泵浦内腔倍频高功率全固态连续绿光激光器具有有效率高、体积小、稳定性好和寿命长等优点，在激光彩色显示、激光加工、数据存储、医疗卫生和科研等领域有重要的应用，因此成为国际上近年来的研究热点。其中，半导体激光器侧面泵浦的内腔倍频激光器是实现高功率、高稳定且低成本连续绿光激光器的有效方法。迄今为止报道的侧面泵浦内腔倍频绿光激光器的最高功率为P. K. Mukhopadhyay实现的30. 5W (P. K. Mukhopadhyay, S. K. Sharma, K. Ranganathan, P. K. Gupta, Τ. P. S. Nathan, Efficient and high-power intracavity frequency doubled diode-side-pumped Nd:YAG/KTP continuous wave (Cff) green laser[J]，Optics Communications,2006，259 :805-811)。但其光束传输因子M2值为 20，这在一定程度上限制了其应用范围。日本的Kojima等人 1999年报道了侧面泵浦内腔倍频连续Nd: YAG激光器，最大绿光输出功率27W，对应的光束传输因子M2 = 8，光光转换效率8. 2% ；当输出为基模时，输出功率为16W，对应的光束传输因子 M2 = 1. 2，光光转换效率 4. 8% (T. Kojima, S. Fujikawa, K. Yasui, Stabilization of a high-power diode-side-pumped intracavity-frequency-doubled Cff Nd:YAG laser by compensating for thermal lensing of a KTP crystal and Nd:YAG rods[J], IEEE J. Quantum Electron.，1999，35 (3) :377 380)。但他们使用了两个泵浦源串接，这在一定程度上使系统的复杂性和成本增加，且不利于产品化。
发明内容本发明的目的在于通过优化设计，使用单个半导体侧面泵浦模块，实现高效、高功率、高光束质量、并且结构紧凑、易于产品化的连续绿光激光器。用低成本、高可靠性的连续绿光激光器产品满足激光彩色显示、激光加工、数据存储、医疗卫生和科研等领域日益膨胀的应用需求。本发明的目的是这样实现的本发明提供的一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，包括全反镜、泵浦源、激光棒、谐波反射镜、倍频晶体及输出镜，其特征在于所述激光器谐振腔为直腔，通过在腔内插入光学元件平凸镜来调整模参数，同时实现增大激光介质处模体积和提高倍频晶体处基频光功率密度；所述谐波反射镜采用平凸透镜，该镜片面向激光晶体的一面为凸面， 面向倍频晶体的一面为平面；选取平凸透镜合适的透镜焦距，使其与激光棒、倍频晶体组成光束调节系统，在激光棒处获得大的模式体积，提高泵浦光的利用效率和腔内振荡的基频光功率，在倍频晶体处获得大的基频光功率密度，从而提高倍频效率和绿光输出功率；所述谐波反射镜的另一面为平面，镀有对基频光高透，对倍频光高反的膜层。所述的全反镜是平面镜，面向激光晶体的一面对基频光镀有全反膜。所述的泵浦源是激光二极管侧面泵浦组件。所述的激光棒包括Nd YAG、Nd YAP或％ YAG材料制作的激光晶体棒，激光晶体两端面对基频光镀有增透膜。所述的倍频晶体包括非线性晶体KTP或LB0，倍频晶体两端面镀有基频光和倍频光增透膜。所述的输出镜为平面镜，面向腔内的一面镀有对基频光高反、对倍频光增透的膜层，面向腔外的一面镀有对倍频光增透的膜层。
图1为一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器的结构示意图；图2为实施例LD泵浦电流与输出绿光之间关系的输入输出曲线；图3为实施例输出功率31. 7W附近时的功率稳定性；图面说明1-全反镜；2-泵浦源；3-激光棒；4-谐波反射镜；5-倍频晶体；6-输出镜；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明，但并不是限制本发明。泵浦源2和激光棒3为100W(1064nm)Nd:YAG侧面泵浦模块。其中的激光棒3为普通的Nd:YAG棒，掺杂浓度0. 6%，尺寸为(j53mmX89mm。用循环水冷却Nd:YAG侧面泵浦模块，冷却水的温度为25°C。倍频晶体5为普通的KTP晶体，Π类相位匹配切割，Θ =90°，φ=23.;5°，尺寸为
4Χ4Χ 10mm3，双面镀1064nm、532nm增透膜。KTP晶体用铟片包裹置于紫铜热沉中，以保持良好的热接触。紫铜热沉用循环水冷却，冷却温度设置为19.4士0. 1°C。全反镜1为平面镜，面向腔内的一面对1064nm激光镀全反膜，反射率大于99. 9%； 谐波反射镜4为平凸镜，焦距f为150mm，平面镀1064nm增透、532nm高反膜，凸面镀1064nm 增透膜；输出镜6为平面镜，面向腔内的一面对1064nm高反对532nm增透膜，面向腔外的一面镀对532nm增透膜。 泵浦模块(泵浦源2和激光棒3统称泵浦模块)置于全反镜1镜与谐波反射镜4 之间，KTP置于谐波反射镜4与输出镜6之间，全反镜1到泵浦模块之间的距离为125mm，泵浦模块与谐波反射镜4之间的距离为116mm，谐波反射镜4与KTP晶体之间的距离为116mm， KTP晶体与输出镜6之间的距离为9mm。倍频激光经输出镜6耦合输出，输出激光再经滤波镜以滤掉其中的基频光成分。 用OPHIR公司NovaII功率计(探头为1Z01550)测量绿激光输出功率。图2为LD泵浦电流与输出绿光之间关系的输入输出曲线。在泵浦电流为35A时得到34W的连续绿光输出，对应的光光转换效率为8. 9%。图3为我们在31. 7W附近测量的532nm激光功率稳定性，每隔2分钟从功率计上读取一个数据，共测量30组数。1小时内其输出功率不稳定度为
权利要求1.一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，包括全反镜(1)、泵浦源O)、激光棒(3)、谐波反射镜G)、倍频晶体( 及输出镜(6)，其特征在于所述激光器谐振腔为直腔，通过在腔内插入光学元件平凸镜来调整模参数，同时实现增大激光介质处模体积和提高倍频晶体处基频光功率密度；所述谐波反射镜采用平凸透镜，该镜片面向激光晶体的一面为凸面，面向倍频晶体的一面为平面；选取平凸透镜合适的透镜焦距，使其与激光棒、倍频晶体组成光束调节系统；所述谐波反射镜的另一面为平面，镀有对基频光高透，对倍频光高反的膜层。
2.按权利要求1所述的一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，其特征在于， 所述的全反镜(1)是平面镜，面向激光晶体的一面对基频光镀有全反膜。
3.按权利要求1所述的一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，其特征在于， 所述的泵浦源( 是激光二极管侧面泵浦组件。
4.按权利要求1所述的一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，其特征在于， 所述的激光棒C3)包括而146、而14 或％1々6材料制作的激光晶体棒，激光晶体两端面对基频光镀有增透膜。
5.按权利要求1所述的一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，其特征在于， 所述的倍频晶体( 包括非线性晶体KTP或LB0，倍频晶体两端面镀有基频光和倍频光增透膜。
6.按权利要求1所述的一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，其特征在于， 所述的输出镜(6)为平面镜，面向腔内的一面镀有对基频光高反、对倍频光增透的膜层，面向腔外的一面镀有对倍频光增透的膜层。
专利摘要本实用新型涉及一种高效高功率侧面泵浦直腔连续绿光激光器，采用腔内倍频结构，包括全反镜，泵浦源，激光棒，谐波反射镜，倍频晶体及输出镜。所述激光器谐振腔为直腔，通过在腔内插入平凸镜调整模参数、增大激光棒处模体积和提高倍频晶体处光功率密度。所述谐波反射镜采用平凸透镜，该镜片面向激光晶体的一面为凸面，面向倍频晶体的一面为平面；该镜片与激光棒、倍频晶体组成光束调节系统，实现谐振腔参数调整；该镜片的平面镀有对基频光高透、对倍频光高反的膜层，使激光器有双程倍频的效果。本实用新型采用紧凑的直腔结构实现了高效、高功率的连续激光输出，结构紧凑，易于产品化，可广泛应用于激光彩色显示、激光医疗和科研等领域。
文档编号H01S3/16GK201985426SQ20102016613
公开日2011年9月21日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者刘维慧, 孟丽华, 张会云, 张玉萍, 李磊 申请人:山东科技大学