专利名称：单纵模激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光领域，尤其涉及一种采用激光腔包括倍频晶体和其它非激光增 益介质的通过扩大泵浦面积来提高输出功率，使能起振纵模间隔拉大，即保证单横模条件下 由单纵模基波输出或倍频光输出的单纵模激光器。
背景技术：
在激光腔理论中，获得通过扩大泵浦面积来提高输出功率，这是激光腔中引入 标准具107，使能起振纵模间隔拉大，即保证单横模条件下由单纵模输出，通常方式采用双 折射晶体波片与起偏器，包括Lyot滤波器法、短腔法、标准具法、扭摆腔法、短程吸收法。 其中短程吸收法于几十年前已提出，其基本原理如图l所示，激光腔包括激光增益介质ioi、 激光腔后腔镜S2，激光增益介质101的厚度为X，泵浦光吸收深度为厶X，短程吸收法原理 是当采用高浓度激光增益介质，在泵浦光功率较低时，泵浦光吸收深度很浅，且AX很小； 当X激光振荡所有波长起点均在激光增益介质101的一端，AX小于各波长驻波从端面到完 全波峰和波谷错位点，那么增益大的波长先起振消耗所有激光粒子，使其它波长不能起振， 从而获得单纵横输出。在过去的文献中，由于激光增益介质太厚，当泵浦光大于阈值十几倍 或二十倍时，就产生多纵横，所以通常微片薄片式激光器只能输出几十mW，最多100mW功 率。还有文献采用短腔与短程吸收法相结合，在整个微片厚度保证纵横间隔大于激光增益半 高宽，使腔长变短，限制了增益介质和倍频晶体的厚度，影响了泵浦光的耦合效率和谐波转 化效率；并且腔长变短，使基膜在腔中的束腰直径变大，当泵浦功率较大时，易产生多横模， 所以亦限制了总的单纵模激光输出功率。
综上所述，传统的短程吸收法或短程吸收与短腔法相结合，通常只能使泵浦光高于激光 腔阈值的几倍，大多只有二、三十倍，即只能获得十几mW至多100 200mW单纵横的基波 输出
发明内容
本发明目的是提供一种采用短腔法可以获得中低功率输出单纵模基波或倍频光 的单纵模激光器。
本发明采用以下技术方案单纵模激光器包括泵浦光源、光学耦合系统和激光腔，激光 腔包括激光增益介质和后腔片或膜，前腔膜镀在激光增益介质的泵浦输入端，其中激光增益 介质为激光增益介质超薄薄片，其厚度小于短程吸收产生单纵模所允许的最长厚度，并且胶 合在辅助固定光学元件上。
上述的辅助固定光学元件为一片或两片，为一片时，任意胶合在激光增益介质前后面； 为两片时，胶合在激光增益介质前后面各一片。
上述的激光腔中，在激光增益介质与后腔片或膜之间，设有与激光增益介质功能不同的 光学元件。
上述的光学元件为倍频晶体、被动调Q晶体、激光增益介质基质相同的非掺杂材料、扩 束望远镜、标准具、楔角片或双折射晶体Lyot滤片或者扩束望远镜、标准具、楔角片或双折 射晶体Lyot滤片与倍频晶体或被动调Q晶体的结合体。
上述的辅助固定光学元件同时为倍频晶体、被动调Q晶体或激光增益介质基质相同的非 掺杂材料。
上述的激光腔采用分离腔或者微片腔。
本发明采用以上技术方案，由于采用激光增益介质超薄薄片厚度小于短程吸收产生单纵 模所允许的最长厚度，即使泵浦功率加大，泵浦区域始终在短程吸收长度，从而仍可获得通 过扩大泵浦面积来提高输出功率，这是激光腔中引入标准具107，使能起振纵模间隔拉大， 即保证单横模条件下由单纵模输出，从而克服了常见的短程吸收靠提高激光增益介质浓度， 或者减少泵浦功率使泵浦光吸收深度控制在短程吸收范围内的方法所带来的仅只适用低功率 泵浦，低功率输出的弱点，确保短程吸收的可靠性，并且提高泵浦泵功率和输出功率。辅助 固定光学元件具有固定激光增益介质超薄薄片，增加其硬度以及散热作用，提高激光腔的工 作稳定性。同时，在该激光腔中设置各种功能性的光学元件，使得本发明单纵模激光器有更 广阔的应用领域。
现结合附图对本发明做进一步详述 图1是现有短腔法激光腔的结构原理示意图； 图2是本发明单纵模激光器的结构原理示意图； 图3是本发明单纵模激光器的激光腔结构之二的示意图； 图4是本发明单纵模激光器的激光腔结构之三的示意图； 图5是本发明单纵模激光器的激光腔结构之四的示意图； 图6是本发明单纵模激光器的激光腔结构之五的示意图； 图7是本发明单纵模激光器的激光腔结构之六的示意图； 图8是本发明单纵模激光器的激光腔结构之七的示意图； 图9是本发明单纵模激光器的激光腔结构之八的示意图； 图10是本发明单纵模激光器的激光腔结构之九的示意图11是本发明单纵模激光器的激光腔结构之十的示意图。
具体实施方式
请参阅图2所示，本发明包括泵浦光源3、光学耦合系统2和激光腔1，激 光腔1包括激光增益介质101和后腔片或膜S2，前腔膜Sl镀在激光增益介质101的泵浦输
入端，其中激光增益介质101为激光增益介质超薄薄片，其厚度小于短程吸收产生单纵模所 允许的最长厚度，即使泵浦功率加大，泵浦区域始终在短程吸收长度，如此即可获得通过扩 大泵浦面积来提高输出功率，如在激光腔中引入标准具等，使能起振纵模间隔拉大，确保单 纵模输出。激光增益介质101可以胶合在辅助固定光学元件102上，保证了激光增益介质101 的散热。
如图3或4所示，在激光腔l中，辅助固定光学元件102可以是一片，也可以是两片， 当辅助固定光学元件102为一片时，可以任意胶合在激光增益介质101前、后面为两片时， 可以胶合在激光增益介质101前后面各一片，从而获得更好的散热，辅助固定光学元件102 可以同时为光学元件103。
再请参阅图4、 5、 6、或7所示，本发明激光腔l中，在激光增益介质101与后腔片或 膜S2之间还可以设有各种与激光增益介质功能不同的，具有功能性的光学元件103。光学元 件103可以是倍频晶体、被动调Q晶体、激光增益介质基质相同的非掺杂材料、扩束望远镜、 标准具、楔角片或双折射晶体Lyot滤片
如图2、 3、 4或5所示，光学元件103也可以是辅助光学元件、倍频晶体或被动调Q晶 体1031，或者辅助固定光学元件102同时为倍频晶体、被动调Q晶体1031或激光增益介质 基质相同的非掺杂材料，即可在单横模条件下实现单纵模倍频光或调Q输出。
如图6所示，光学元件103还可以是扩束望远镜1032，扩束望远镜1032可以采用自聚 焦透镜与自聚焦透或平凸透镜构成，是通过扩大泵浦点面积来提高泵浦功率，扩束望远镜1032 可使激光腔1的腔长縮短到保证能起振的纵模有足够纵模间隔的长度，从而保证在较高泵浦 面积的泵浦功率，同时可以满足类似短程吸收和短腔两个条件，因此可以获得高功率单纵模 输出。
如图7所示，光学元件103还可以标准具或楔角片1033,通过扩大泵浦面积，使能起振 纵模间隔拉大来提高输出功率，确保短程吸收开始起振纵模保持优势，从而获得单纵模输出。
如图8所示，光学元件103还可以双折射晶体Lyot滤片1034,通过扩大泵浦面积，使起 振纵模间隔拉大，使短腔吸收有效发挥作用，从而获得较高功率单纵横输出。
又请参阅图9、 10或11所示本发明光学元件103还可以是扩束望远镜1032、标准具、 楔角片1033或双折射晶体Lyot滤片1034与倍频晶体或被动调Q晶体1031的结合体，这样 可以获得较高功率的单纵模倍频光或调Q输出。扩束望远镜1032、标准具、楔角片1033或 双折射晶体Lyot滤片1034等可以扩大泵浦点面积的光学元件还可以与其它具有功能性光学 元件结合使用。
上述的激光腔1可以采用分离腔或者微片腔。
权利要求
1、单纵模激光器，包括泵浦光源、光学耦合系统和激光腔，激光腔包括激光增益介质和后腔片或膜，前腔膜镀在激光增益介质的泵浦输入端，其特征在于激光增益介质为激光增益介质超薄薄片，其厚度小于短程吸收产生单纵模所允许的最长厚度，并且胶合在辅助固定光学元件上。
2、 根据权利要求1所述的单纵模激光器，其特征在于其辅助固定光学元件为一片或两 片，为一片时，任意胶合在激光增益介质前后面；为两片时，胶合在激光增益介质前后面各 一片。
3、 根据权利要求1或2所述的单纵模激光器，其特征在于其激光腔中，在激光增益介 质与后腔片或膜之间，设有与激光增益介质功能不同的光学元件。
4、 根据权利要求3所述的单纵模激光器，其特征在于其光学元件为倍频晶体、被动调 Q晶体、激光增益介质基质相同的非掺杂材料、扩束望远镜、标准具、楔角片或双折射晶体 Lyot滤片或者扩束望远镜、标准具、楔角片或双折射晶体Lyot滤片与倍频晶体或被动调Q晶 体的结合体。
5、 根据权利要求1或2所述的单纵模激光器，其特征在于其辅助固定光学元件同时为 倍频晶体、被动调Q晶体或激光增益介质基质相同的非掺杂材料。
6、 根据权利要求l、 2或4所述的单纵模激光器，其特征在于其激光腔采用分离腔或 者微片腔。
全文摘要
本发明公开了单纵模激光器，包括泵浦光源、光学耦合系统和激光腔，激光腔包括激光增益介质和后腔片或膜，前腔膜镀在激光增益介质的泵浦输入端，其特征在于激光增益介质为激光增益介质超薄薄片，其厚度小于短程吸收产生单纵模所允许的最长厚度，并且胶合在辅助固定光学元件上，采用以上技术方案，即使泵浦功率加大，泵浦区域始终在短程吸收长度，从而仍可获得通过扩大泵浦面积来提高输出功率。
文档编号H01S3/10GK101340051SQ20081007163
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者伍鹤会, 凌吉武, 卢秀爱, 砺 吴, 陈卫民, 马英俊 申请人:福州高意通讯有限公司