一种输出大能量窄脉宽的yag固体激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，包括依次放置的全反后镜(1)、可改变光波的偏振方向的波片(2)、电光调Q元件(3)、偏振片(4)、Nd:YAG激光晶体、泵浦氙灯(6)及输出镜(7)，全反后镜和输出镜构成激光在其内来回振荡的谐振腔，且谐振腔构成的光路通过Nd:YAG激光晶体的正中心，泵浦氙灯(6)对称放置在Nd:YAG激光晶体两侧，且泵浦氙灯(6)与Nd:YAG激光晶体共同设置在金属件构成的双灯金属腔(5)内，双灯金属腔(5)内设有用于冷却的循环水槽(10)。本实用新型采用全固态结构，通过优化谐振腔的结构设计，使其可输出大能量窄脉宽的激光，并提高激光器工作的稳定性。
【专利说明】
一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器
技术领域
[0001]本实用新型涉及激光器技术领域，特别涉及一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器。
【背景技术】
[0002]固体激光器的核心部分包括栗浦源、增益介质、谐振腔，Nd:YAG激光器中的增益介质为掺杂Nd3+的Y3Al5O12晶体。当增益介质吸收栗浦光源的能量，Nd3+达到粒子反转数时，在谐振腔内形成振荡最终输出激光。目前灯栗脉冲Nd:YAG激光器已被应用于工业加工领域，但依然存在效率不高、稳定性差等缺点，导致加工能力有限。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供采用全固态结构，通过优化谐振腔的结构设计，使其可输出大能量窄脉宽的激光，并提高激光器工作的稳定性的一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器。
[0004]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为:一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，包括依次放置的全反后镜、可改变光波的偏振方向的波片、电光调Q元件、偏振片、Nd: YAG激光晶体、脉冲氣灯及输出镜，所述的全反后镜和输出镜构成激光在其内来回振荡的谐振腔，且谐振腔构成的光路通过Nd:YAG激光晶体的正中心，所述的脉冲氙灯对称放置在Nd: YAG激光晶体两侧，且所述的脉冲氙灯与Nd: YAG激光晶体共同设置在金属件构成的双灯金属腔内，所述的双灯金属腔内设有用于冷却的循环水槽。
[0005]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:该输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器包括依次放置的全反后镜、可改变光波的偏振方向的波片、电光调Q元件、偏振片、Nd: YAG激光晶体、脉冲氙灯及输出镜，全反后镜和输出镜构成激光在其内来回振荡的谐振腔，且谐振腔构成的光路通过Nd: YAG激光晶体的正中心，脉冲氙灯对称放置在Nd: YAG激光晶体两侧，且脉冲氙灯与Nd: YAG激光晶体共同设置在金属件构成的双灯金属腔内，双灯金属腔内设有用于冷却的循环水槽。本实用新型采用全固态结构，通过优化谐振腔的结构设计，使其可输出大能量窄脉宽的激光，并提高激光器工作的稳定性。激光晶体尺寸大，有利于增大与栗浦氙灯的栗浦面积，提高光光转换效率。合理的设计的双灯金属腔结构及水循环结构，能更有效控制激光晶体的温度，降低晶体的热效应，有利于激光器长时间的稳定工作。
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器的结构示意图。
[0007]图1中:1-全反后镜，2-波片，3-电光调Q元件，4-偏振片，5_双灯金属腔，6_栗浦氙灯，7-输出镜，8-垫片，9-垫板，I O-循环水槽。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述。
[0009]如图1所示，一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，包括依次放置在垫板9上的全反后镜1、可改变光波的偏振方向的波片2、电光调Q元件3、偏振片4、Nd: YAG激光晶体、栗浦氙灯6及输出镜7，全反后镜I和输出镜7构成激光在其内来回振荡的谐振腔，且谐振腔构成的光路通过Nd: YAG激光晶体的正中心，栗浦氙灯6对称放置在Nd: YAG激光晶体两侧，且栗浦氙灯6与Nd: YAG激光晶体共同设置在金属件构成的双灯金属腔5内，双灯金属腔5内设有用于冷却的循环水槽10。氙灯玻璃透明管外径为7mm，弧长为70_。且全反后镜1、可改变光波的偏振方向的波片2、电光调Q元件3的下端均设有垫片8。
[0010]Nd:YAG激光晶体为掺杂Nd3+浓度为1.0at.%且晶体尺寸为Φ 7 X 100mm3的激光晶体;且Nd: YAG激光晶体两个端面平行且镀有1064nm的高透膜。
[0011]全反后镜I面向谐振腔内一面镀有对1064nm的全反膜;输出镜7朝向谐振腔一面镀有对1064nm的高斯输出膜，且全反后镜I和输出镜7构成双凹型稳定球面腔。通过优化全反后镜I和输出镜7的曲率半径，全反镜I和波片2、波片2和电光调Q元件3、电光调Q元件3和偏振片4、偏振片4和激光晶体6、激光晶体6和高斯输出镜7之间的距离，进一步稳定谐振腔，使得激光器能长时间稳定工作。谐振腔总物理腔长为500mm。
[0012]为了进一步优化腔内振荡光模式，选择增大激光器件偏振片4的厚度为5mm，偏振片与光轴的夹角为布鲁斯特角。
[0013]调Q模块驱动电光调Q元件3工作，调制频率在1-1OHz可调。电光调Q模式，使得激光器最终输出脉冲光，输出激光频率与调制频率一致。该电光调Q固体激光器可输出能量为百毫焦耳量级，脉冲宽度小于I Ons的激光。
[0014]激光器产生激光的过程为:氙灯在电源的驱动下释放宽光谱能量，处于低能级状态的钕离子吸收部分栗浦氙灯的能量后逐渐跃迀至高能级；随着不断地吸收氙灯的能量，钕离子不断跃迀至高能级；当处于高能级的粒子书大于低能级的粒子时，就产生粒子数反转。然后处于高能级的粒子通过受激辐射至回低能级，同时释放出光子。光子形成激光，在设制的谐振腔内来回振荡。当增益大于损耗时，输出镜一端便会发出激光。
[0015]将氙灯和晶体组合共同放置在一个金属件里，构成一个双灯金属腔5。如图1所示，在双灯金属腔5内开了一个循环水槽10，目的在于给Nd:YAG激光晶体和栗浦氙灯6做冷却。循环水槽10还有一个带有温控的水箱相连接的进水口，水进入双灯金属腔5的上半部分，再进入其下半部分，最后通过出水口再进入水箱，带走Nd: YAG激光晶体和栗浦氙灯6产生的热量，使它们稳定工作在一个适当的温度。合理的设计水循环结构，能更有效控制激光晶体的温度，降低晶体的热效应，有利于激光器长时间的稳定工作。
[0016]以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型保护范围内。
【主权项】
1.一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，包括依次放置的全反后镜(I)、可改变光波的偏振方向的波片(2)、电光调Q元件(3)、偏振片(4)、Nd: YAG激光晶体、栗浦氙灯(6)及输出镜(7)，所述的全反后镜(I)和输出镜(7)构成激光在其内来回振荡的谐振腔，且谐振腔构成的光路通过Nd:YAG激光晶体的正中心，其特征在于:所述的栗浦氙灯(6)对称放置在Nd:YAG激光晶体两侧，且所述的栗浦氙灯(6)与Nd:YAG激光晶体共同设置在金属件构成的双灯金属腔(5)内，所述的双灯金属腔(5)内设有用于冷却的循环水槽(10)。2.根据权利要求1所述的一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，其特征在于:所述的Nd: YAG激光晶体为掺杂Nd3+浓度为1.0at.%且晶体尺寸为Φ 7 X 10mm3的激光晶体;且所述的Nd:YAG激光晶体两个端面平行且镀有1064nm的高透膜。3.根据权利要求2所述的一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，其特征在于:所述的全反后镜(I)面向谐振腔内一面镀有对1064nm的全反膜;输出镜(7)朝向谐振腔一面镀有对1064nm的高斯输出膜，且全反后镜(I)和输出镜(7)构成双凹型稳定球面腔。4.根据权利要求1所述的一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，其特征在于:所述的偏振片(4)厚度为5mm，与光轴的夹角为布鲁斯特角。5.根据权利要求1所述的一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，其特征在于:所述的谐振腔总物理腔长为500mm。6.根据权利要求1所述的一种输出大能量窄脉宽的YAG固体激光器，其特征在于:所述的电光调Q元件(3)连接电源和用于对振荡光进行频率调制的信号发生器，调制频率为1-1OHz，且所述的电光调Q元件(3)的长度为30mm。
【文档编号】H01S3/0915GK205452777SQ201521131705
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】王吉, 王涛
【申请人】宁波中物激光与光电技术研究所