专利名称：：固体波导激光器的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种激光器制造
技术领域：
。激光器是本世纪60年代发明的新的相干光源，它发出的激光亮度高，单色性好，方向性好，相位一致。任何激光器的基本组成都包括工作媒质、激励(泵浦)系统和光学谐振腔三个部分。固体激光器的工作媒质是固体(晶体或玻璃等)，如含钕钇石榴石晶体(NdYAG)，红宝石晶体和钕玻璃等，它的激励系统是光泵。由于固体工作媒质的光学均匀性较差，而为了得到足够的输出功率，它的尺寸又不能做得太小，故固体激光器的输出激光束是多模的，即是多横模结构。为了得到足够大的输出功率，一般采用选模方法来实现单横模输出。在各种传统的选模方法中，最简单的方法是在激光器的谐振腔中，，激光振荡光路的适当位置上，加一限制振荡激光束直径的小孔光栏，小孔光栏可用微调器固定在激光器的底座上。小孔的直径取在1－2毫米之间。适当选取小孔光栏的直径，可使振荡激光束的高次横模损耗掉，只留下基横模振荡，从而得到单一基横模的激光束输出，但是用这种选模技术选模的效率较低。其次可以采用凸凹腔或热补偿腔选模，但是，在技术上难度较大，价格昂贵。为了在传统的中、小型固体激光器中得到高质量的单横模激光束输出，我们用如图1所示的气体激光器中普遍采用的光波导谐振腔代替了传统的中、小型固体激光器中的光学谐振腔。做成了实用的固体波导激光器。图1中，11是空心波导管。12和13是两片球面(其中一片或两片也可以是平面)反射镜，它们构成光学反馈系统。而14是反射镜12的曲率半径，15是反射镜13的曲率半径，16是波导管11的长度，17是光谐振腔的长度。虽然最近也有人在非气体激光器中做过光波导谐振腔的实验，但未见有实用的固体波导激光器的公开报导。本实用新型的目的是针对上述不足，提出一种固体波导激光器，其谐振腔采用光波导谐振腔，由组成光学反馈系统的两片球面(也可以一片或两片为平面)反射镜，以及用来约束激光振荡的波导管组成，该波导管由硬质玻璃或石英中空毛细管所组成。现结合附图2对本实用新型做进一步详述附图是本实用新型结构示意图，其中1是工作媒质，2是工作媒质的夹具，3是泵浦灯，4是反射式聚光腔，它把泵浦灯发出的光反射到工作媒质上，使工作媒质达到粒子数反转。5是高反射镜，6是部分反射镜。7是波导管。5、6、7构成光波导谐振腔。其中球面(一片或两片也可以是平面)反射镜5和6构成谐振腔的光学反馈系统。8、9、10是安装反射镜和波导管的微调器。11、12、13则是微调器的调节螺钉。聚光腔、微调器都安装在激光器的底座14上。并调节微调器的调节螺钉，使反射镜的反射表面(或过振荡激光反射点的切面)垂直工作媒质的纵轴线，使波导管的纵轴线与工作媒质的纵轴线重合。15是光泵的电源。箭头16表示输出的激光束。为了使激光器能正常运转，灯和工作媒质都有冷却液套，(图中未画出)，在激光器工作时，工作媒质、灯和聚光腔都有冷却液循环冷却。与传统的中、小型固体激光器比较可见，固体波导激光器只是在光谐振腔中增加了一根与工作媒质同轴的波导管7，波导管是一段空心的硬质玻璃或石英毛细管。波导管的长度和内径在理论计算的基础上由实验决定。而内壁被抛光。波导管7和反射镜5、6构成的光波导谐振腔也是气体激光器中普遍采用的光谐振腔。与传统的固体激光器一样，固体波导激光器的输出激光束可以是连续的，也可以是脉冲的。固体波导激光器的电源，对连续激光器来说，要求输出电流的稳定性较好。而对于脉冲激光器来说，则要求充电精度较高。这与传统的中、小型单(基)横模输出的固体激光器并没有什么差别。在固体波导激光器的光波导谐振腔中形成的激光振荡，在波导管的约束下，高次横模被损耗掉，部分低次横模转化为基横模，最终在光波导谐振腔中形成稳定的基横模激光振荡。使固体波导激光器输出激光束为单(基)横模结构。与传统的中、小型固体激光器的选模技术比较，固体波导激光器的技术不但简单，而且效率比在普通光谐振腔中采用小孔选模技术高出一倍以上。要得到相同单(基)横模输出激光功率(或能量)的话，固体波导激光器的造价比较低。从而扩大了中、小型固体激光器的应用前景。实例CWNd3＋YAG波导激光器。激光器的工作物质(YAG棒)的规格为4×105mm，用双灯串联泵浦。冷却蒸馏水有制冷机同步降温，水流量≥30升／分，水温保持在18－20℃。激光器电源主回路由普通三相半控桥式整流电路和LC滤波网络组成。恒流输出由电流互感器对三相电源分别取样来控制整流可控硅的导通角达到。同时还采取了稳压措施。电源输出最大功率为12千瓦。输出最大电流为40安培。输出电流纹波≤0.5％。输出电流不稳定度≤2％。本激光器采用的波导谐振腔如图3所示。反射镜31和32构成光学反馈系统，31的曲率半径R＝1.5m，32的曲率半径R＝∞。33是波导管，内径2d＝0.89mm，长34为120mm，波导管的一端紧贴输出镜32。腔长35为575mm，36是工作媒质YAG棒。激光器安装调试完毕以后，我们把波导谐振腔进行横模变换的效率与传统的小孔选模效率作了比较首先对CWNd3＋YAG波导激光器输进不同的电功率，记下它输出的相应的单模激光功率。然后把谐振中的波导管去掉，使激光器变成普通的CWNd3＋YAG激光器。然后用各种不同内径的小孔插进腔内，并找到最佳位置进行选模。使用的小孔直径从0.50－2.00mm。结果发现在本激光器中，直径为1.71mm的小孔最佳。但是，输出的最大单模激光功率也只有3.5瓦，而且在输入电功率≥3.00千瓦后，输出激光束为多模结构。比较的结果列在下表中</tables>从上表中明显可见，波导腔的选模效率比普通腔中小孔选模效率高出一倍以上。此外，对CWNd3＋YAG波导激光器的其余主要技术参数测试结果如下激光输出波长1.06微米。光束发散角≤2毫弧度。输出激光功率不稳定度≤5％。连续工作时间≥4小时。权利要求1.固体波导激光器，包括固体工作媒质、激励(泵浦)系统和光波导谐振腔，其特征在于光波导谐振腔由组成光学反馈系统的两片反射镜和波导管组成。2.根据权利要求1所述的固体波导激光器，其特征在于构成光波导谐振腔的光学反馈系统的两片反射镜中的一片或两片可以是球面或是平面。3.根据权利要求1所述的固体波导激光器，其特征在于所述的波导管与工作媒质同轴，且是一段空心的硬质玻璃或石英毛细管。4.根据权利要求1所述的固体波导激光器，其特征在于其输出波可以是连续的也可以是脉冲的。专利摘要一种固体波导激光器，与传统的中、小型固体激光器比较，其结构特点是在中、小型固体激光器的光谐振腔中，增加了一段与工作媒质同轴的波导管，波导管是一段空心的硬质玻璃或石英毛细管。该固体波导激光器的输出光束为单横模结构。文档编号H01S3/081GK2101954SQ9120737公开日1992年4月15日申请日期1991年4月24日优先权日1991年4月24日发明者张永良申请人:广州师范学院