专利名称：一种输出激光参数可控制的被动调q固体激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体材料光学谐振器或其部件的结构或形状，尤指一种输出激光参数可控制的被动调Q固体激光器。
背景技术：
调Q固体激光器由于其具有极窄的脉冲宽度、极高的峰值功率等优点，在现代激光加工、光学测量、医疗卫生等方面得到了广泛的运用。传统的固体激光器调Q方法分为主动调Q和被动调Q，主动调Q的方法可对输出激光的出光时间、功率大小、重复频率及脉冲宽度等激光参数进行精确控制，但其需要额外增加光学、电学等控制元件，且控元件体积大，成本高。被动调Q具有体积小、结构简单的优点，但由于其被动调Q晶体被动工作的特点，在一定的输出功率情况下，其重复频率、脉冲宽度由被动调Q晶体的特性决定，具有不可控性，极大地限制了其使用范围。
发明内容针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具备输出激光的出光时间、功率大小、重复频率、脉冲宽度等参数可控的被动调Q固体激光器。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种输出激光参数可控制的被动调Q固体激光器，包括激光泵浦源、泵浦耦合装置、光学谐振腔、激光增益介质、被动调Q晶体、主控半导体激光器(主控LD)及主控耦合装置，所述光学谐振腔包括全反射腔镜、反射镜、耦合输出镜，主控半导体激光器出射光经主控耦合装置及反射镜聚焦于被动调Q晶体，从而控制被动调Q晶体的漂白程度，通过对主控半导体激光器的出光时间、功率大小的调节及对激光泵浦源输出功率大小的调节，实现对被动调Q固体激光器输出激光的出光时间、功率大小、重复频率及脉冲宽度的控制。进一步地，主控半导体激光器的出射光经主控耦合装置及反射镜后照射于被动调 Q晶体，被动调Q晶体被照射位置的范围，包含光学谐振腔振荡光在被动调Q晶体上的通光孔径，这使得被动调Q晶体的漂白程度可以受到激光晶体发射的荧光和主控半导体激光器的双重控制。进一步地，主控半导体激光器的出射光波长能够引起被动调Q晶体的基态吸收，即主控半导体激光器的出射光具有漂白被动调Q晶体的能力。进一步地，主控半导体激光器的出光时间及出光功率大小可通过电源给以控制，主控半导体激光器的光进入被动调Q晶体，其耦合方式可以是经光纤耦合，也可以是主控半导体激光器出光后，经光学整形镜片或自聚焦透镜直接耦合。进一步地，泵浦源的出光功率大小可通过电源给以控制，其耦合方式可以是经光纤耦合，也可以是通过光学整形镜片或自聚焦透镜直接耦合。进一步地，若不对激光泵浦源的出光功率大小进行控制，也可只利用主控半导体激光器控制激光器的出光参数，只是参数调节范围减小。
进一步地，晶体的泵浦方式可以是侧面泵浦，也可以是端面泵浦，其泵浦源可以是泵浦灯或LD。本发明的有益效果是利用添加主控半导体激光器的方法，实现了对被动调Q激光器输出激光参数的控制，使得被动调Q固体激光器在保持其体积小、结构简单等优点的同时，具备了输出激光的出光时间、功率大小、重复频率、脉冲宽度等参数可控的特点，极大地拓展了其应用范围。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。图I是本发明一种输出激光参数可控制的被动调Q固体激光器原理图；
图I中1_激光泵浦源、2-泵浦耦合装置、3-光学谐振腔、31-全反射腔镜、32-反射镜、33-耦合输出镜、4-激光增益介质、5-被动调Q晶体、8-主控耦合装置、9-主控半导体激光器、10-输出激光。
具体实施方式参见图1，本发明一种输出激光参数可控制的被动调Q固体激光器，包括激光泵浦源I、泵浦耦合装置2、光学谐振腔3、激光增益介质4、被动调Q晶体5、主控半导体激光器(主控LD) 9及主控耦合装置8，所述光学谐振腔3包括全反射腔镜31、反射镜32、耦合输出镜33，主控半导体激光器9出射光经主控耦合装置8及反射镜32聚焦于被动调Q晶体，从而控制被动调Q晶体5的漂白程度，通过对主控半导体激光器9的出光时间、功率大小的调节及对激光泵浦源I输出功率大小的调节，实现对被动调Q固体激光器输出激光的出光时间、功率大小、重复频率及脉冲宽度的控制。参见图1，本发明光学谐振腔3中，全反射腔镜31为平面镜，作为激光器全反射腔镜，同时可以完全透射泵浦光；反射镜32为平面镜，在45度放置情况下，能够对主控半导体激光器9的出射光起到全反射作用而对腔内振荡的激光起到全透射作用；耦合输出镜33为平面镜，对振荡光部分透射部分反射，作为耦合输出镜。激光泵浦源I的泵浦光经泵浦耦合装置2后入射于激光增益介质4中。被动调Q晶体5有别于传统被动调Q固体激光器的是，为使此被动调Q固体激光器可主动控制，这里我们选择小信号透过率较低的被动调Q晶体，使得在主控半导体激光器9未开光情况下，即使激光泵浦源I以最大功率入射，激光增益介质4所产生的荧光仍不能使被动调Q晶体5开启，因而无激光输出。主控半导体激光器9出光时间及输出功率大小可通过电源控制。若使激光泵浦源I以一定功率输出泵浦光，主控半导体激光器9关闭，由于被动调Q晶体5较低的小信号透过率，激光增益介质4中产生的荧光不足以开启被动调Q晶体5，所以无激光输出；若使激光泵浦源I以一定功率输出泵浦光，同时以一定输出功率开启主控半导体激光器9，则主控半导体激光器9的输出光经主控耦合装置8及主控半导体激光器9出光反射镜32后进入被动调Q晶体5并对其进行漂白，则被动调Q晶体5被开启，从而产生激光输出10。这样，通过控制主控半导体激光器9的开关光，即实现了对输出激光的开关光控制。另外，改变主控半导体激光器9的出光功率大小，控制其对被动调Q晶体5的辅助漂白作用，从而改变振荡输出激光的频率及脉冲宽度，而输出激光的平均功率可由增减激光泵浦源I的输出功率进行控制。
进一步地，若使主控半导体激光器9也以脉冲方式工作，且脉冲宽度小于一定的度量，则可使被动调Q激光器输出单个脉冲，从而通过控制主控半导体激光器9输入电脉冲，可实现对被动调Q固体激光器输出激光的脉冲频率及出光时间的精确控制。另外，如给主控半导体激光器9加上一定的偏置直流，使其出光(但此光功率的大小不足以其辅助漂白被动调Q晶体)，再在此偏置直流上加上脉冲控制信号，这样可以极大地减小输出激光与给定出光信号间的延时。在本发明的实施例中，主控半导体激光器9的出射光经主控耦合装置8及反射镜32后照射于被动调Q晶体5，被动调Q晶体5被照射位置的范围，包含光学谐振腔振荡光在被动调Q晶体5上的通光孔径。在本发明的实施例中，主控半导体激光器9的出射光波长能够引起被动调Q晶体5的基态吸收，即主控半导体激光器9的出射光具有漂白被动调Q晶体5的能力。 在本发明的实施例中，主控半导体激光器9的出光时间及出光功率大小通过电源给以控制。在本发明的实施例中，激光泵浦源I的出光功率大小通过电源给以控制。在本发明的第二实施例中，不对激光泵浦源I的出光功率大小进行控制，利用主控半导体激光器9控制激光器的出光参数。
权利要求
1.一种输出激光参数可控制的被动调Q固体激光器，包括激光泵浦源(I)、泵浦耦合装置(2)、光学谐振腔(3)、激光增益介质(4)、被动调Q晶体(5)、主控半导体激光器(9)及主控耦合装置(8)，所述光学谐振腔(3)包括全反射腔镜(31)、反射镜(32)、耦合输出镜(33)，主控半导体激光器(9)出射光经主控耦合装置(8)及反射镜(32)聚焦于被动调Q晶体，从而控制被动调Q晶体(5)的漂白程度，通过对主控半导体激光器(9)的出光时间、功率大小的调节及对激光泵浦源(I)输出功率大小的调节，实现对被动调Q固体激光器输出激光的出光时间、功率大小、重复频率及脉冲宽度的控制。
2.根据权利要求I所述的，其特征在于，主控半导体激光器(9)的出射光经主控耦合装置(8)及反射镜(32)后照射于被动调Q晶体(5)，被动调Q晶体(5)被照射位置的范围，包含光学谐振腔振荡光在被动调Q晶体(5)上的通光孔径。
3.根据权利要求I所述的，其特征在于，主控半导体激光器(9)的出射光波长能够引起被动调Q晶体(5)的基态吸收，即主控半导体激光器(9)的出射光具有漂白被动调Q晶体(5)的能力。
4.根据权利要求I所述的，其特征在于，主控半导体激光器(9)的出光时间及出光功率大小通过电源给以控制。
5.根据权利要求I所述的，其特征在于，激光泵浦源(I)的出光功率大小通过电源给以控制。
6.根据权利要求I所述的，其特征在于，不对激光泵浦源(I)的出光功率大小进行控制，利用主控半导体激光器(9)控制激光器的出光参数。
全文摘要
一种输出激光参数可控制的被动调Q固体激光器，包括激光泵浦源(1)、泵浦耦合装置(2)、光学谐振腔(3)、激光增益介质(4)、被动调Q晶体(5)、主控半导体激光器(9)及主控耦合装置(8)，主控半导体激光器(9)出射光经主控耦合装置(8)及反射镜(32)聚焦于被动调Q晶体，从而控制被动调Q晶体(5)的漂白程度，通过对主控半导体激光器(9)的出光时间、功率大小的调节及对激光泵浦源(1)输出功率大小的调节，实现对被动调Q固体激光器输出激光的出光时间、功率大小、重复频率及脉冲宽度的控制。其优点是使被动调Q固体激光器具备了输出激光的出光时间、功率大小、重复频率、脉冲宽度等参数可控的特点，极大地拓展了其应用范围。
文档编号H01S3/102GK102684053SQ20121017526
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者程贤坤, 金朝龙 申请人:苏州天弘激光股份有限公司