专利名称：双侧泵浦全固化Yb:YAG条外腔激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光领域，具体涉及全固化Yb:YAG激光器，它应用在激光技术、激光生物学、激光医学、环境光学、激光加工等方面。
背景技术：
全固化Yb:YAG激光器具有体积小、寿命长、机构紧凑等优点，Yb:YAG晶体的激光上能级寿命较长，约1毫秒，在940nm有强的吸收峰，适合二极管泵浦，Yb:YAG激光晶体为三能级激光晶体，具有热效应小、导热率较高、高掺杂等特点。现在已经有同轴和侧泵浦的Yb:YAG激光器；但由于940nm与1030nm的光谱间隔不大，对镀同时对1030nm全反射和940nm增透射的高质量膜难度较大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种双侧泵浦全固化Yb:YAG条外腔激光器。使二极管泵浦的激光晶体表面与激光器的激光光路中的激光晶体表面分离，获得全固化Yb:YAG连续激光输出。
本实用新型的技术方案是双侧泵浦全固化Yb:YAG条外腔激光器，包括二极管泵浦源，耦合匹配透镜机构，光纤，Yb:YAG激光晶体及其冷却机构，其特征在于有两路二极管泵浦源、耦合匹配透镜机构、光纤，二路940nm激光经二条光纤分别传播到耦合匹配透镜机构，Yb:YAG激光晶体的二个泵浦耦合表面相对，均镀940nm的增透射膜；激光晶体的另二个平行表面分别镀1030nm的全反射膜和1030nm的增透射膜，镀1030nm全反射膜的晶体表面安装在冷却机构上，晶体外侧依次安装有平面全反射镜、输出腔镜，平面全反射镜的对面有全反射镜(后腔镜)，错开排列。全反射镜(后腔镜)、平面全反射镜、激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面与输出腔镜组成谐振腔，激光光束在谐振腔内的双程传输可描述为激光从全反射镜传输到平面反射镜，再反射进入Yb:YAG激光晶体，光束经平面反射镜和激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面多次反射、放大后，传输到输出腔镜上，接着部分被输出腔镜沿入射光路反射回腔内，部分输出腔外，作为激光输出，反射回腔内的激光束再次进入Yb:YAG激光晶体，光束经平面反射镜和激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面多次反射、放大后，传输到后腔镜上，被后腔镜全反射回入射光路上，完成一次往复振荡，输出了激光束。
两泵浦方向为对泵浦，从两个耦合匹配透镜机构进入Yb:YAG晶体中的泵浦光束的传输方向为正对向传输，在Yb:YAG晶体中要求最大的泵浦重叠。
所述耦合匹配透镜机构为耦合匹配透镜或透镜组。输出腔镜为部分反射镜。
平面全反射镜、输出腔镜与激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面非平行状态，夹角为一锐角；平面全反射镜和后腔镜非平行，夹角为一锐角；具体角度，可在实验中保证输出腔镜的全反射面、Yb:YAG晶体的面、平面全反射镜、后腔镜相互间不能形成激光振荡谐振腔子腔，以便后腔镜、平面全反射镜、激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面与输出腔镜组成谐振腔。
本实用新型的工作原理是二极管激光器输出的二路940nm激光分别经光纤传播到二个耦合匹配透镜或透镜组，耦合进入泵浦Yb:YAG激光晶体，获得激光晶体中的激光上能级粒子数反转，后腔镜、平面全反射镜、激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面与输出腔镜组成谐振腔，振荡输出激光束。
图1为本实用新型Yb:YAG激光晶体剖视图。
图2为本实用新型机构示意图。
具体实施方式
图1为Yb:YAG激光晶体，晶体的A、B面镀940nm增透射膜，C面镀1030nm全反射膜，D面镀1030nm增透射膜。
图2为本实用新型。有二极管泵浦源1、2，耦合匹配透镜或透镜组3、4，光纤5、6，Yb:YAG激光晶体7及其冷却机构8，二极管泵浦源1、2产生的940nm激光分别经光纤5、6分别传播到耦合匹配透镜或透镜组3、4，Yb:YAG激光晶体7的二个泵浦耦合表面A面、B面相对，均镀940nm的增透射膜，940nm泵浦光分别从A、B面泵浦入射入晶体中泵浦激光晶体，完成激光上能级的粒子数反转。激光晶体的C面、D面平行，镀1030nm全反射膜的C面安装在冷却机构上，冷却方式是热沉冷却或半导体冷却或循环液体冷却。晶体7外侧依次安装有平面全反射镜9、输出腔镜10，错开排列，平面全反射镜9的对面有全反射镜即后腔镜11。后腔镜11、平面全反射镜9、激光晶体7的镀1030nm的全反射膜C表面与输出腔镜10组成谐振腔。激光光束在谐振腔内的往返传输可描述为激光从后腔镜11传输到平面反射镜9，再反射进入Yb:YAG激光晶体7，光束经平面反射镜9和激光晶体的镀1030nm的全反射膜C表面多次反射、放大后，传输到输出腔镜10上，接着部分被输出腔镜10沿入射光路反射回腔内，部分输出腔外，作为激光输出，反射回腔内的激光束再次进入Yb:YAG激光晶体7，光束经平面反射镜9和激光晶体的镀1030nm的全反射膜C表面多次反射、放大后，传输到后腔镜11上，被后腔镜11全反射回入射光路上，完成一次往复振荡，输出了激光束。
平面全反射镜9、输出腔镜10与激光晶体7的镀1030nm的全反射膜C表面非平行状态，夹角为一锐角。平面全反射镜9和后腔镜11非平行，夹角为一锐角。具体角度，可在实验中保证输出腔镜10的全反射面、Yb:YAG晶体的C面、平面全反射镜9、后腔镜11相互间不能形成激光振荡谐振腔子腔。以便后腔镜11、平面全反射镜9、激光晶体7的镀1030nm的全反射膜C表面与输出腔镜7组成谐振腔。
Yb:YAG晶体7的尺寸为A面、B面宽为1.5-2.5mm，C面、D面宽为2-3.5mm，晶体的长度大于3mm，根据冷却和加工的需要确定。
权利要求1.双侧泵浦全固化Yb:YAG条外腔激光器，包括二极管泵浦源，耦合匹配透镜机构，光纤，Yb:YAG激光晶体及其冷却机构，其特征在于有二路二极管泵浦源、耦合匹配透镜机构、光纤，二路940nm激光经二条光纤分别传播到耦合匹配透镜机构，Yb:YAG激光晶体的二个泵浦耦合表面相对，均镀940nm的增透射膜；激光晶体的另二个平行表面分别镀1030nm的全反射膜和1030nm的增透射膜，镀1030nm全反射膜的晶体表面安装在冷却机构上，晶体外侧依次安装有平面全反射镜、输出腔镜，后腔镜，错开排列，平面全反射镜的对面有后腔镜，后腔镜、平面全反射镜、激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面与输出腔镜组成谐振腔。
2.根据权利要求1所述的双侧泵浦全固化Yb:YAG条外腔激光器，其特征在于所述的耦合匹配透镜机构为耦合匹配透镜或透镜组，。
3.根据权利要求1所述的双侧泵浦全固化Yb:YAG条外腔激光器，其特征在于平面全反射镜、输出腔镜与激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面非平行状态，夹角为一锐角；平面全反射镜和后腔镜非平行，夹角为一锐角；具体角度，需保证输出腔镜的全反射面、Yb:YAG晶体的面、平面全反射镜、后腔镜相互间不能形成激光振荡谐振腔子腔，以便后腔镜、平面全反射镜、激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面与输出腔镜组成谐振腔。
专利摘要本实用新型公开了双侧泵浦全固化YbYAG条外腔激光器，包括YbYAG激光晶体及其冷却系统，有两路二极管泵浦源、耦合匹配透镜机构、光纤，二路940nm激光经二条光纤分别传播到耦合匹配透镜机构，YbYAG激光晶体的二个泵浦耦合表面相对，均镀940nm的增透射膜；激光晶体的另二个平行表面分别镀1030nm的全反射膜和1030nm的增透射膜，镀1030nm全反射膜的晶体表面安装在冷却机构上，晶体外侧依次安装有平面全反射镜、输出腔镜，平面全反射镜的对面有全反射镜即后腔镜，后腔镜、平面全反射镜、激光晶体的镀1030nm的全反射膜表面与输出腔镜组成谐振腔，振荡输出激光束。产生的热量经冷却机构耗散。本实用新型在激光技术、激光生物学、激光医学、环境光学、激光加工中有重要的应用。
文档编号H01S3/00GK2620399SQ0322187
公开日2004年6月9日 申请日期2003年5月14日 优先权日2003年5月14日
发明者陈长水, 龚传波, 吴边, 殷绍唐, 王爱华, 张庆礼, 孙敦路 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所