专利名称：一种侧面泵浦大功率激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率激光器，特别是涉及一种侧面泵浦大功率激光器，它适于激光打标、激光切割、激光焊接、激光清洗、激光医疗和科研等领域的应用。
背景技术：
目前市场上大部分工业激光器都是中小功率激光器，它们通常由单个谐振腔组成，结构紧凑，光束质量较好，成本低廉，能够满足大部分普通工业产品的加工需求。主动调Q方式是获得高峰值功率激光输出的有效手段，可提高激光的加工效果。声光调Q通过衍射方式调制谐振腔内的损耗，从而获得脉冲输出，其优势是低电压工作，重复频率高，但调制能力不强；电光调Q通过偏振控制方式调制谐振腔内的损耗，从而获得脉冲输出，其优势是调制能力强，但重复频率不高。由于在多数工业生产中要求加工速度和效率，需要激光器工作在较高的重复频率条件下，同时要求较高的激光输出功率。声光调Q方式虽然可以获得较高的重复频率，但由于调制能力不足，很难获得较大功率的激光输出。中国专利号 C拟632895Y和CN101599614A在激光谐振腔内同时设置两个主动调Q开关，提高了激光关断能力，获得了较大功率的激光输出，但主动调Q开关的调制能力仍然有限；热效应是另一个制约激光功率水平提升的因素，中国专利号CN101527423A和CN1877925A在激光谐振腔的输出端沿主光路设置若干个激光泵浦模组，以MOPA主振荡放大的方法提高激光的输出水平，但放大效率较低；采用多程放大的方式可以提高放大效率，但对种子光源的要求较高， 且系统设置较为复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中所存在的诸如较难获得高重复频率、高功率激光输出的问题而提供一种侧面泵浦大功率激光器。该激光器结构灵活简单，弥补了单个谐振腔激光关断能力不足的缺点，在一定程度上提高了激光的输出功率水平，以满足更高要求的加工需求。本发明的目的是通过以下技术方案实现的利用主级谐振腔产生高重复频率、高功率的激光振荡，同时利用双调Q方式提高调制能力，然后在主级谐振腔的输出端再增加一个次级谐振腔，次级谐振腔内放置泵浦模块，从而使输出激光获得较好的光束质量、较高的功率稳定性以及较大的输出功率。一种侧面泵浦大功率激光器，包括全反镜(1)、第一主动调Q开关O)、第一侧面泵浦模块(3)、第二主动调Q开关G)、第一输出镜(5)、第二侧面泵浦模块(6)、第二输出镜(7)，其特征是，各部分元件沿着主光路(8)依次设置；由全反镜(1)、第一侧面泵浦模块 (3)、第一主动调Q开关( 和第二主动调Q开关(4)、第一输出镜( 构成主级谐振腔；由第一输出镜( 、第二侧面泵浦模块(6)、第二输出镜(7)构成次级谐振腔；第一侧面泵浦模块(3)、第一主动调Q开关(2)和第二主动调Q开关(4)放置在主级谐振腔全反镜(1)和第一输出镜( 之间的位置；第二侧面泵浦模块(6)放置在次级谐振腔第一输出镜( 和第二输出镜(7)的之间的位置。一种侧面泵浦大功率激光器，其特征是，全反镜(1)面向第一侧面泵浦模块(3)的一面镀有针对基频激光(8)的高反射膜，第一和第二主动调Q开关(2、4)放置在主级谐振腔内，即放置在全反镜(1)和第一输出镜(5)之间的位置，第一和第二主动调Q开关(2、4) 的两个通光端面均镀有针对基频激光(8)的增透膜，第一侧面泵浦模块(3)由第一激光晶体(9)和第一光学泵浦光源(10)构成，第一激光晶体(9)的两个通光端面均镀有针对基频激光(8)的增透膜，第一输出镜( 面向第一侧面泵浦模块(3)的一面镀有针对基频激光 (8)的部分反射膜，另一面镀有针对基频激光(8)的增透膜；第二侧面泵浦模块(6)由第二激光晶体(9)和第二光学泵浦光源(10)构成，第二激光晶体(9)的两个通光端面均镀有针对基频激光(8)的增透膜，第二输出镜(7)面向第二侧面泵浦模块(6)的一面镀有针对基频激光(8)的部分反射膜，另一面镀有针对基频激光(8)的增透膜；各器件之间的距离任意调整。本发明所述的第一侧面泵浦模块( 和第二侧面泵浦模块(6)均是半导体侧面泵浦模块或灯泵浦模块，第一和第二光学泵浦光源(10)均为半导体激光二极管光源或灯泵浦光源。本发明所述的第一侧面泵浦模块( 位于主级谐振腔的全反镜(1)和第一输出镜 (5)之间的位置，第二侧面泵浦模块(6)位于次级谐振腔的第一输出镜( 和第二输出镜 (7)之间的位置。本发明所述的第一和第二主动调Q开关(2、4)均为声光调Q或电光调Q开关；所述的第一和第二主动调解Q开关(2、4)分别放置再第一侧面泵浦模块(3)的两侧或同一侧。本发明所述的激光晶体(9)为Nd:YLF、NdiYVO4或Nd:YAG晶体，晶体(9)为棒状或条状。本发明所述的输出镜(7)可不放置在光路中，形成单次放大结构。本发明具有以下有益效果可降低热效应对激光输出的限制、有效提高激光输出功率水平。结构简单，灵活可调，制造便利，可以尽快形成工业化生产。本发明可以广泛应用于工业加工、科研、医疗、军事等领域。
图1 侧面泵浦大功率激光器结构示意图；图2 侧面泵浦模块结构示意图；图2中，9为激光晶体，晶体可为棒状、条状；10为泵浦光源，可为半导体泵浦光源或灯泵浦光源。
具体实施例方式本发明所涉及的一种侧面泵浦大功率激光器，其技术方案结合附图1、2详细叙述如下本发明所述的侧面泵浦大功率激光器，包括全反镜1、第一和第二主动调Q开关2 和4、第一和第二侧面泵浦模块3和6，第一和第二输出镜5和7，各部分元件沿着主光路8 依次设置；全反镜1和输出镜组成谐振腔；基频激光源由谐振腔、侧面泵浦模块(由Nd:YAG作为激光晶体9，半导体激光作为泵浦光源10组成)和主动调Q开关构成。激光器的谐振腔为直线腔结构，沿基频激光8光路由全反镜1、第一输出镜5、第一侧面泵浦模块3、第一和第二主动调Q开关(选取声光调Q开关)2和4构成主级谐振腔；第一输出镜5、第二侧面泵浦模块6、第二输出镜7构成次级谐振腔；全反镜1为平面反射镜，它的内侧(面向第一侧面泵浦模块3)镀基频激光(以1064nm为例)高反膜，第一输出镜5为平面反射镜，它的一面(面向第一侧面泵浦模块幻镀基频激光部分反射膜，另一面同时镀基频激光增透膜； 第二输出镜7与第一输出镜5镀膜方式相同；其他放置在光路中的器件通光方向均镀基频激光增透膜；采用泵浦光源10(以808nm半导体激光源为例)作为泵浦源，Nd: YAG作为激光晶体9，组成第一和第二侧面泵浦模块3和6 ；泵浦光源10发出的波长为808nm的半导体激光注入到激光晶体9内部并被激光晶体9充分吸收；主级谐振腔的振荡阈值由放置在腔内的第一和第二主动调Q开关2和4 (双面镀基频光增透膜)调制，然后形成脉冲输出的基频激光8 ；脉冲输出的基频激光8经过第二侧面泵浦模块6进一步放大，放大后的基频激光 8部分通过第二输出镜7输出，另一部分沿原光路返回。具体设计范例如下按照图1沿光路8上放置激光器各部分器件，包括全反镜1、 声光调Q开关2和4、输出镜5和7、侧面泵浦模块3和6、；全反镜1与输出镜5和7均为平面反射镜，输出镜5对基频激光的反射率为60%，输出镜7对基频激光的反射率为20%; 全反镜1到输出镜5的距离为450mm，侧面泵浦模块3放置在主级谐振腔的中心，声光调Q 开关2和4分别放置在第一侧面泵浦模块3的两侧；第一输出镜5到第二输出镜7的距离为450mm，第二侧面泵浦模块6放置在次级谐振腔的中心，泵浦光源10经耦合系统注入到激光晶体9内，激光晶体9直径为5mm。当单个侧面泵浦模块的泵浦光功率为500W时，可获得准连续脉冲基频激光输出功率大于300W。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种侧面泵浦大功率激光器，包括全反镜(1)、第一主动调Q开关(5)、第一侧面泵浦模块(3)、第二主动调Q开关(4)、第一输出镜( 、第二侧面泵浦模块(6)、第二输出镜(7)， 其特征是，各部分元件沿着主光路(8)依次设置；由全反镜(1)、第一侧面泵浦模块(3)、第一主动调Q开关(2)和第二主动调Q开关(4)、第一输出镜(5)构成主级谐振腔；由第一输出镜(5)、第二侧面泵浦模块(6)、第二输出镜(7)构成次级谐振腔；第一侧面泵浦模块 (3)、第一主动调Q开关(5)和第二主动调Q开关(4)放置在主级谐振腔全反镜(1)和第一输出镜(5)之间的位置；第二侧面泵浦模块(6)放置在次级谐振腔输第一出镜(5)和第二输出镜(7)的之间的位置。
2.根据权利要求1所述的一种侧面泵浦大功率激光器，其特征是，所述的第一侧面泵浦模块⑶和第二侧面泵浦模块(6)均为光学泵浦源(10)和激光晶体(9)构成。
3.根据权利要求1或2所述的一种侧面泵浦大功率激光器，其特征是，所述的第一侧面泵浦模块( 和第二侧面泵浦模块(6)均是半导体侧面泵浦模块或灯泵浦模块。
4.根据权利要求1所述的一种侧面泵浦大功率激光器，其特征是，第一主动调Q开关 (2)和第二主动调Q开关(4)分别放置在第一侧面泵浦模块(3)的两侧或同一侧。
5.根据权利要求1或4所述的一种侧面泵浦大功率激光器，其特征是，第一主动调Q开关(2)第二和主动调Q开关(4)均是声光调Q开关或电光调Q开关。
全文摘要
本发明涉及一种侧面泵浦大功率激光器，包括侧泵模块、主级谐振腔、次级谐振腔、激光晶体、主动调Q开关、输出镜，通过主动调Q方式产生大功率、高峰值功率准连续基频激光输出。其特征是，主级谐振腔包括沿主光路放置的全反镜、两个主动调Q开关、一个侧泵模块和一个输出镜；次级谐振腔包括一个同轴放置的侧泵模块和输出镜，次级谐振腔起到放大和反馈的作用。本发明具有以下有益效果可降低热效应对激光输出的限制、有效提高激光输出功率水平，结构简单制造方便。本发明可以广泛应用于工业加工、科研、医疗、军事等领域。
文档编号H01S3/23GK102280812SQ20111018099
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者刘良清, 王 锋 申请人:武汉凌云光电科技有限责任公司