共输出镜双谐振腔调q激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种共输出镜双谐振腔调Q激光器，采用不同的空间分光方式产生两路激光，再公用一个输出镜实现合束输出，分光的方式有两类，一类是在一条光路上实现分光，光束通过中心含有小孔的第二全反镜后分光，一部分低阶模通过小孔后经过调Q器件，另一部分高阶模在小孔的外围反射回增益介质中振荡输出；另一类是双路分光，分光路上有第二全反镜，利用分光器件产生两路光束，一路提供高平均功率，另一路产生高峰值功率，然后共输出镜输出。本实用新型利用多种方式分光在共镜输出，可同时实现高峰值功率和高平均功率输出，同时获得高的脉冲能量和峰值功率的光束，产生的光束在空间分布上为一个台阶上叠加具有脉冲尖峰的波形，台阶反映平均功率，脉冲尖峰反映峰值功率。
【专利说明】共输出镜双谐振腔调Q激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光器【技术领域】，特别涉及一种共输出镜双谐振腔调Q激光器。
【背景技术】
[0002]在同一台激光器上，同时既可以获得长脉冲高能量输出，又可以获得高峰值功率输出，此种激光器可大大丰富激光的应用领域，并可根据实际应用，灵活地设置激光脉冲参数，提高激光加工的质量和效率。目前，国内外还没有一种技术能够将高的脉冲能量与高的峰值功率结合在一起。在现有技术中获得高脉冲能量传统的解决方法是采用大能量的脉冲泵浦技术，可以获得大的激光脉冲能量，但峰值功率往往较低。获得高峰值功率激光脉冲，通常采用调Q技术，但脉冲能量又往往受限制。
【发明内容】
[0003]本实用新型克服了上述存在的缺陷，目的是解决了激光器利用空间光束分束，一束光获得大的脉冲能量，另一束光通过调Q器件获得高的峰值功率，两束光在两个激光谐振腔中，通过共用的同一激光输出镜实现两束光的合束，可同时获得高的脉冲能量和高的峰值功率，提供一种共输出镜双谐振腔调Q激光器。
[0004]本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器内容简述:
[0005]本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:采用空间分光方式产生两路激光，公用一个输出镜实现合束输出；有两种分光方式:第一种是单路分光，米用中心设有直径为0.5mm?5mm圆孔的全反镜进行分光,光路上依次为第一全反镜、调Q器件、中心带圆孔的第二全反镜、激光增益介质和输出镜，在一条光路上实现分光，光束通过带中心圆孔的第二全反镜后分光；第二种是双路分光，通过中心设有有效通光孔径为0.5mm?5_圆孔的45度反射镜或布儒斯特分光镜分光,主光路上依次为第一全反镜、调Q器件、中心带圆孔的45度反射镜或布儒斯特分光镜、激光增益介质和输出镜，分光路上设有第二全反镜。
[0006]在激光器光路上依次为全反镜1、调Q器件、全反镜I1、激光增益介质和输出镜，在全反镜II的中心设有直径为0.5mm?5mm圆孔；共输出镜双谐振腔调Q激光器为一条光路，设有两个谐振腔，即由:全反镜1、调Q器件、激光增益介质和输出镜构成的第一谐振腔，及由:全反镜I1、激光增益介质和输出镜构成的第二谐振腔。
[0007]采用中心设有圆孔的45度反射镜实现分光振荡共镜输出，设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高峰值功率输出，依次由:全反镜1、调Q器件、中心带圆孔的45度全反镜I1、激光增益介质及输出镜组成；第二谐振腔提供高平均功率输出，依次由全反镜II1、调Q器件、中心设有圆孔的45度反射镜、激光增益介质及输出镜组成。
[0008]采用中心设有圆孔的45度反射镜实现分光振荡共镜输出，设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高平均功率输出，依次由:全反镜1、中心带圆孔的45度全反镜I1、激光增益介质及输出镜组成；第二谐振腔提供高峰值功率输出，依次由全反镜II1、调Q器件、中心设有圆孔的45度反射镜、激光增益介质及输出镜组成。
[0009]设有两个谐振腔，采用布儒斯特分光镜实现分光振荡共镜输出，第一谐振腔提供高峰值功率输出，依次由:全反镜1、调Q器件、布儒斯特分光镜、激光增益介质及输出镜组成；第二谐振腔提供高平均功率输出，依次由全反镜II1、布儒斯特分光镜、激光增益介质及输出镜组成。
[0010]采用布儒斯特分光镜实现分光振荡共镜输出，设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高平均功率输出，依次由:全反镜1、布儒斯特分光镜、激光增益介质及输出镜组成;第二谐振腔提供高峰值功率输出，依次由全反镜II1、调Q器件、布儒斯特分光镜、激光增益介质及输出镜组成。
[0011]本实用新型利用多种方式分光在共镜输出，可同时实现高峰值功率和高平均功率输出，可同时获得高的脉冲能量和高的峰值功率的光束，产生的光束在空间分布上为一个台阶上叠加具有脉冲尖峰的波形，台阶反映平均功率，脉冲尖峰反映峰值功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是共输出镜双谐振腔调Q激光器实施例1的结构示意图；
[0013]图2是共输出镜双谐振腔调Q激光器实施例2的结构示意图；
[0014]图3是共输出镜双谐振腔调Q激光器实施例3的结构示意图；
[0015]图4是共输出镜双谐振腔调Q激光器实施例4的结构示意图；
[0016]图5是共输出镜双谐振腔调Q激光器实施例5的结构不意图；
[0017]图中:I是全反镜1、2是调Q器件、3是全反镜I1、4是激光增益介质、5是输出镜、6是全反镜111、7是中心设有圆孔的45度反射镜、8是布儒斯特分光镜。
【具体实施方式】
[0018]本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器，采用不同的空间分光方式产生两路激光，再公用一个输出镜实现合束输出；米用空间分光方式产生两路激光，公用一个输出镜实现合束输出；有两种分光方式:第一种是单路分光，利用中心设有直径为0.5mm?5mm圆孔的全反镜进行分光，光路上依次为第一全反镜、调Q器件、中心带圆孔的第二全反镜、激光增益介质和输出镜，在一条光路上实现分光，光束通过带中心圆孔的第二全反镜后分光，一部分低阶模通过中心孔后经过调Q器件，另一部分高阶模在中心孔的外围反射回增益介质中振荡输出；第二种是双路分光，通过中心设有有效通光孔径为0.5mm?5_圆孔的45度反射镜或布儒斯特分光镜分光，主光路上依次为第一全反镜、调Q器件、中心带圆孔的45度反射镜或布儒斯特分光镜、激光增益介质和输出镜，分光路上设有第二全反镜，利用分光器件产生两路光束，一路提供高平均功率，另一路产生高峰值功率后共输出镜输出，下面结合实施例及附图做具体说明。
[0019]实施例1
[0020]见图1，本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器，在激光器光路上依次为全反镜I 1、调Q器件2、全反镜II 3、激光增益介质4和输出镜5，在全反镜II 3的中心设有直径为0.5mm?5_圆孔。
[0021]共输出镜双谐振腔调Q激光器似为一条光路，设有两个谐振腔，即由:全反镜I1、调Q器件2、激光增益介质4和输出镜5构成的第一谐振腔，及由:全反镜II 3、激光增益介质4和输出镜5构成的第二谐振腔。
[0022]工作原理为:
[0023]光束在第一谐振腔内，由经过激光介质4震荡的光束经过全反镜II 3中心的圆孔，高斯光束中心的一部分低阶模穿过全反镜II 3的中心圆孔，经过调Q器件2进行调Q，再经过全反镜I I反射再次经过调Q器件2、全反镜II 3的中心圆孔及激光增益介质4，从输出镜5输出高峰值功率的激光。
[0024]光束在第二谐振腔内，由经过激光介质4震荡的光束经过全反镜II 3的中心圆孔，其高阶模部分在圆孔的周围反射再次进入激光增益介质中，形成振荡放大，通过输出镜5输出高平均功率。
[0025]实施例2
[0026]见图2，本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器，采用中心设有圆孔的45度反射镜7实现分光振荡共镜输出。
[0027]本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高峰值功率输出，依次由:全反镜I 1、调Q器件2、中心带圆孔的45度全反镜II 3、激光增益介质4及输出镜5组成；第二谐振腔提供高平均功率输出，依次由全反镜III 6、中心设有圆孔的45度反射镜7、激光增益介质4及输出镜5组成。
[0028]工作原理为:
[0029]通过中心设有圆孔的45度反射镜7的低阶模光束在第一谐振腔内振荡，经过调Q器件2产生高峰值功率脉冲，未通过中心设有圆孔的45度反射镜7圆孔周围的高阶模在中心设有圆孔的45度反射镜7的镜面上反射到全反镜III 6，形成第二谐振腔，振荡输出高平均功率，两个谐振腔还是共输出镜输出激光。
[0030]实施例3
[0031]见图3，本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器，采用中心设有圆孔的45度反射镜7实现分光振荡共镜输出。
[0032]本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高平均功率输出，依次由:全反镜I 1、中心带圆孔的45度全反镜II 3、激光增益介质4及输出镜5组成；第二谐振腔提供高峰值功率输出，依次由全反镜III 6、调Q器件2、中心设有圆孔的45度反射镜7、激光增益介质4及输出镜5组成。
[0033]工作原理为:
[0034]激光低阶模直接通过45度反射镜中心进行振荡提供高平均功率，而未通过小孔中心在小孔周围反射到侧路的闻阶|旲进行调Q提供闻峰值功率。
[0035]实施例4
[0036]见图4，本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器设有两个谐振腔，采用布儒斯特分光镜8实现分光振荡共镜输出。
[0037]本实用新型设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高峰值功率输出，依次由:全反镜I 1、调Q器件2、布儒斯特分光镜8、激光增益介质4及输出镜5组成；第二谐振腔提供高平均功率输出，依次由全反镜III 6、布儒斯特分光镜8、激光增益介质4及输出镜5组成。
[0038]工作原理为:
[0039]利用布儒斯特分光片产生两路偏振态相互垂直的光束，一路线偏振光在第一谐振腔内振荡，经过调Q器件2调制，积累的大量反转粒子雪崩式的跃迁到低能级，产生高峰值功率，由布儒斯特分光片产生的另一路线偏光反射到第二谐振腔里，经过全反镜6反射回来，第二谐振腔提供高平均功率，两谐振腔共同由输出镜5输出光束。
[0040]实施例5
[0041]见图5本实用新型共输出镜双谐振腔调Q激光器，采用布儒斯特分光镜8实现分光振荡共镜输出。
[0042]本实用新型设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高平均功率输出，依次由:全反镜I 1、布儒斯特分光镜8、激光增益介质4及输出镜5组成；第二谐振腔提供高峰值功率输出，依次由全反镜III 6、调Q器件2、布儒斯特分光镜8、激光增益介质4及输出镜5组成。
[0043]工作原理为:
[0044]利用布儒斯特分光片产生两路偏振态相互垂直的光束，一路线偏振光在第一谐振腔内振荡形成高平均功率输出，由布儒斯特分光片产生的另一路线偏光反射到第二谐振腔里，经过调Q器件2调制，积累的大量反转粒子雪崩式的跃迁到低能级，产生高峰值功率，第二谐振腔提供高峰值功率，两谐振腔共同由输出镜5输出光束。
[0045]总之，本实用新型不局限于上述【具体实施方式】，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种【具体实施方式】实施，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。
[0046]本实用新型是在现有的直腔分布声光调Q激光器基础上，提出了一种共输出镜双谐振腔调Q激光器，可同时获得高的脉冲能量和高的峰值功率。双谐振腔体现在通过一个含有小孔的全反镜或含有小孔的45度全反镜，将一部分低阶模光束从小孔中投射过去，经过调Q器件产生高峰值功率激光输出，将高阶模光束在全反镜小孔的外围反射回增益介质里，或者经45度反射镜的中心小孔周围反射到第二光路中的全反镜上振荡输出，再共输出镜输出高平均功率的激光。也可以通过布儒斯特分光镜产生两路偏振态垂直的光束达到分光的目的，一路进行调Q输出高峰值功率，一路自由振荡产生高平均功率。
[0047]本实用新型产生的光束在空间分布上为一个台阶上叠加具有脉冲尖峰的波形，台阶反应平均功率，脉冲尖峰反应峰值功率，具有:
[0048](I)利用中心含有直径为0.5mm至5mm圆孔或有效通光孔径为0.5mm至5mm的小孔45度全反镜，分配透过小孔调Q产生峰值和小孔周围反射回介质中振荡产生平均功率的比例，同时产生高平均功率与高峰值功率；
[0049](2)利用偏振分光器件，可以把激光分为偏振态相互垂直的两路，一条支路自由振荡提供平均功率，另一条支路在小功率情况下调Q输出高峰值功率，两谐振腔共输出镜输出；
[0050](3)利用本发明激光器产生的高峰值功率高平均功率的阶梯型脉冲光源，在打孔，切割等激光加工应用中具有更高的效率。
【权利要求】
1.一种共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:采用空间分光方式产生两路激光，公用一个输出镜实现合束输出；有两种分光方式:第一种是单路分光，米用中心设有直径为0.5mm?5mm圆孔的全反镜进行分光，光路上依次为第一全反镜、调Q器件、中心带圆孔的第二全反镜、激光增益介质和输出镜，在一条光路上实现分光，光束通过带中心圆孔的第二全反镜后分光；第二种是双路分光，通过中心设有有效通光孔径为0.5mm?5mm圆孔的45度反射镜或布儒斯特分光镜分光，主光路上依次为第一全反镜、调Q器件、中心带圆孔的45度反射镜或布儒斯特分光镜、激光增益介质和输出镜，分光路上设有第二全反镜。
2.根据权利要求1所述的共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:在激光器光路上依次为全反镜I (I)、调Q器件(2)、全反镜II (3)、激光增益介质(4)和输出镜(5)，在全反镜II (3)的中心设有直径为0.5mm?5mm圆孔；共输出镜双谐振腔调Q激光器为一条光路，设有两个谐振腔，即由:全反镜I (I)、调Q器件(2)、激光增益介质(4)和输出镜(5)构成的第一谐振腔，及由:全反镜II (3)、激光增益介质(4)和输出镜(5)构成的第二谐振腔。
3.根据权利要求1所述的共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:采用中心设有圆孔的45度反射镜(7)实现分光振荡共镜输出，设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高峰值功率输出，依次由:全反镜I (I)、调Q器件(2)、中心带圆孔的45度全反镜II (3)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成；第二谐振腔提供高平均功率输出，依次由全反镜111(6)、中心设有圆孔的45度反射镜(7)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成。
4.根据权利要求1所述的共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:采用中心设有圆孔的45度反射镜(7)实现分光振荡共镜输出，设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高平均功率输出，依次由:全反镜I (I)、中心带圆孔的45度全反镜II (3)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成；第二谐振腔提供高峰值功率输出，依次由全反镜111(6)、调Q器件(2)、中心设有圆孔的45度反射镜(7)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成。
5.根据权利要求1所述的共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:设有两个谐振腔，采用布儒斯特分光镜(8)实现分光振荡共镜输出，第一谐振腔提供高峰值功率输出，依次由:全反镜I (I)、调Q器件(2)、布儒斯特分光镜(8)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成；第二谐振腔提供高平均功率输出，依次由全反镜III (6)、布儒斯特分光镜(8)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成。
6.根据权利要求1所述的共输出镜双谐振腔调Q激光器，其特征在于:采用布儒斯特分光镜(8)实现分光振荡共镜输出，设有两个谐振腔，第一谐振腔提供高平均功率输出，依次由:全反镜I (I)、布儒斯特分光镜(8)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成；第二谐振腔提供高峰值功率输出，依次由全反镜III (6)、调Q器件(2)、布儒斯特分光镜(8)、激光增益介质(4)及输出镜(5)组成。
【文档编号】H01S3/08GK203942141SQ201420304094
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】朱晓, 朱广志, 朱长虹, 王海林, 郭飞, 齐丽君 申请人:鞍山华科大激光科技有限公司, 华中科技大学