专利名称：一种机械式q开关激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光领域，尤其涉及Q开关的激光器，特别是机械式Q开关的 激光器。
背景技术：
脉冲激光器的常用调Q方法有电光调Q、声光调Q、转镜机械调Q、染料调Q 和晶体饱和吸收调Q等。上述的各种方法均有其不足之处，如声光调Q的缺点是对高能 量的激光器开关能力差，不宜用于高能的调Q激光器，染料调Q的缺点是染料易变质， 输出脉冲不稳定，电光调Q和晶体饱和吸收调Q所需的晶体太过昂贵。相比之下转镜机 械Q开关结构比较简单，对偏振不敏感，因而对双折射效应也不敏感，所以在一定条件 下，转镜机械Q开关激光器输出的能量大于电光Q开关激光器的输出能量。但转镜机械 Q开关的性能较大程度上依赖于转镜装置的控制精度和机械转动速度，噪声比较大，其 轴承的寿命较短，需要经常维修。正是由于这些不足而使其应用受到限制。
实用新型内容因此，针对上述的已有技术中的机械式Q开关存在的不足，本实用新型提出一 种降低对转镜装置的控制精度和机械转动速度依赖性的机械式Q开关，而采用传统电机 或继电器驱动即可实现Q开关方案，解决了已有技术的缺陷。本实用新型的技术方案是本实用新型的机械式Q开关激光器，包括激光器和设置与激光腔内的Q开关。 其中，在激光腔内的Q开关前还设置有光学扩束系统，所述的Q开关是转镜Q开关，所 述的Q开关做为一后腔镜与所述的激光器的前腔镜构成一激光腔。进一步的，所述的光学扩束系统是由二楔角棱镜构成的扩束棱镜组。或者，所述的光学扩束系统是扩束望远镜。更进一步的，所述的扩束望远镜是柱面扩束望远镜，或者球面扩束望远镜，或 者透射扩束望远镜，或者反射望远镜。进一步的，所述的转镜Q开关是由一电机联接驱动一直角反射棱镜构成。或者，所述的转镜Q开关是由一继电器联接驱动一直角反射棱镜构成。或者，所述的转镜Q开关是由一电机联接驱动一盘片，所述的盘片上设有多个 直角反射棱镜构成。更进一步的，所述的直角反射棱镜是空心结构。进一步的，所述的激光腔内还设置有由PBS棱镜及1/4波片构成的偏振输出构 件。进一步的，所述的激光器是高功率灯泵浦激光器或者半导体泵浦激光器，输入 光路上设有耦合透镜和分光片。或者，所述的激光器是光纤激光器，输入光路上设有耦合透镜。[0016]本实用新型采用如上技术方案，提出一种降低对转镜装置的控制精度和机械转 动速度依赖性的机械式Q开关，而采用传统电机或继电器驱动直角反射棱镜实现Q开关 方案。克服了已有的机械式Q开关的转镜装置的控制精度和机械转动速度要求高，且噪 声比较大，其轴承的寿命较短，需要经常维修的缺陷。
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；图2是本实用新型的光路原理说明示意图；图3是本实用新型的实施例2的结构示意图；图4是本实用新型的实施例3的结构示意图；图5是本实用新型的实施例4的部分结构示意图；图6是本实用新型的实施例5的结构示意图；图7是本实用新型的实施例6的结构示意图；图8是本实用新型的实施例7的部分结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。本实用新型是在传统转镜机械Q开关激光器中加入扩束棱镜组或扩束望远镜等 光学扩束系统，通过扩大腔内转动棱镜入射端的光束直径来增加激光腔对转动棱镜产生 激光所需的角精度，从而可将Q开关的开关速度提高一到二个数量级。本实用新型的机 械式Q开关激光器，包括激光器和设置与激光腔内的Q开关。其中，在激光腔内的Q开 关前还设置有光学扩束系统，所述的Q开关是转镜Q开关，所述的Q开关做为一后腔镜 与所述的激光器的前腔镜构成一激光腔。因此，本实用新型转动棱镜可采用传统电机驱 动，也可采用继电器驱动，具有如上所述的众多优势。通常电机的旋转速度为20000-24000转/每分钟，当转速为24000R/MIN时，其 所驱动的棱镜的角速度为ω = da/dt = 2.5mard/y S。实验表明当平平腔结构激光器的反 射镜不平行度为Imard量级时，就会抑制激光产生，该不平行度与上述的旋转角速度有 关，即每隔400NS时间可产生一次激光的开关。实施例1 本实施例的原理如图1和图2所示，其中101为激光泵浦源，102为聚焦耦合透 镜，103为分束片，104为前腔镜，105为激光增益介质，106扩束棱镜组，107为直角反 射棱镜，同时作为后腔镜。直角反射棱镜107采用传统电机108驱动，可绕轴作一定角 度的偏转。通过在激光谐振腔中加入由楔角棱镜1061、1062构成的扩束棱镜组106， 将光束直径由Dl变为D2，使入射到直角反射棱镜107上的光束直径扩大M(M = D2/ Dl)倍，此时光束的发散角将减小为原来的1/M。即整个激光腔的对不准接受角将减小 M倍，从而使所需的开关时间减少M倍。若未加扩束棱镜组106前激光腔的容偏角为 Δ θ ,开关时间为ΔΤ，则加入M倍的扩束棱镜组后激光器的容偏角将变为Δ Θ/Μ，而 开关时间将减小为ΔΤ/Μ。如此，当采用相同速度电机108驱动时，可使开 关速度提高M倍。以转速为24000转/分的电机为例，若光束直径扩大40倍，则开关时间将由原来的400NS变为 10NS,这与电光开关的速度相近，从而使机械转镜Q开关产生质的突变。当此装置应 用于对开关时间要求不高的激光系统中，即当加入M倍的扩束棱镜组后，在开关时间不 变情况下，可使电机转动速度降为原来的1/M。若M = 40，则电机转速可降为原来的 1/40，这样可以极大提高电机的使用寿命，大大减少其维修次数。实施例2:参阅图3所示，其结构原理与图1的实施例1是相似，不同在于之处在于采用 扩束望远镜对光束直径进行扩束，本实施例中的扩束望远镜采用柱面扩束望远镜109实 现。实施例3 参阅图4所示，其结构原理与图1的实施例1是相似，不同在于之处在于激光 泵浦源101是选用半导体泵浦激光器，转镜Q开关是由一继电器Iio联接驱动一直角反射 棱镜107构成。其中，激光泵浦源101为LD; 102为聚焦耦合透镜；103为分束片；105 为激光增益介质，其前端面镀膜形成前腔镜104 ； 106为扩束棱镜组；106为直角反射棱 镜；107为继电器。普通短腔半导体泵浦激光器扩束前的光束直径为50MM-100MM，若 直角反射棱镜106在继电器110弹簧片上移动速度为IMS转动6°左右，则它等效转动速 度为2000转/分，比普通高速电机速度小一个数量级；若将光束扩大30倍，则光斑直径 为1.5MM-3MM，采用微小棱镜即可，其开关时间与高速电机在同一数量级，则可能获 得单脉冲调Q。由于此结构降低了对机械转动速度的要求，此装置将使转动速度较小的继电器 也可应用于激光器的Q开关中。由于继电器110具有体积小、寿命长的特定，其将特别 适合应用于半导体泵浦的中低功率激光器中。实施例4 参阅图5所示，其结构原理与图3的实施例2是相似，不同在于之处在于本实 施例中的扩束望远镜采用反射望远镜111实现。实施例5 参阅图6所示，其结构原理与图3的实施例2是相似，不同在于之处在于本实 施例中在谐振腔中加入偏振棱镜及1/4波片构成的偏振输出构件，从腔中间获得激光输 出。如图6所示，在腔中放置PBS棱镜113及1/4波片114。腔中运行的振荡光两次经 过1/4波片114后偏振方向旋转90°，经PBS棱镜113后光束偏转实现输出。实施例6 参阅图7所示，其结构原理与上述的各实施例是相似，不同之处在于是所述 的激光器是光纤激光器201，其输入光路上设有耦合透镜202，并通过柱面扩束望远镜 109对光束直径进行扩束。利用光纤激光器201、耦合透镜202、柱面扩束望远镜109、 直角反射棱镜107和驱动电机108获得脉冲激光输出。实施例7 参阅图8所示，其 结构原理与图3的实施例2是相似，但是本实施例可以应用于 高功率盘片激光器中。其不同在于之处在于所述的转镜Q开关是由一电机112联接驱 动一盘片115，所述的盘片115上设有多个直角反射棱镜107构成。由于本实施例的电机112可采用低转速电机，则可用较大功率电机带动较大盘片115，从而提高重复频率和连 续泵浦时能量的利用率。本实用新型如上所述的直角反射棱镜亦可以空心结构。本实用新型在传统转镜 机械Q开关激光器中加入扩束系统为机械式调Q激光器带来新变化，有望使其重新获得 广泛的应用。尤其对于中远红外、高功率光纤激光器和高功率盘片激光器中有较好应 用。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员 应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和 细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种机械式Q开关激光器，包括激光器和设置与激光腔内的Q开关，其特征在 于在激光腔内的Q开关前还设置有光学扩束系统，所述的Q开关是转镜Q开关，所述 的Q开关做为一后腔镜与所述的激光器的前腔镜构成一激光腔。
2.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的光学扩束系统 是由二楔角棱镜(1061、1062)构成的扩束棱镜组(106)。
3.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的光学扩束系统 是扩束望远镜。
4.根据权利要求3所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的扩束望远镜 (109)是柱面扩束望远镜(109)，或者球面扩束望远镜，或者透射扩束望远镜，或者反射 望远镜(111)。
5.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的转镜Q开关是 由一电机(108)联接驱动一直角反射棱镜(107)构成。
6.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的转镜Q开关是 由一继电器(110)联接驱动一直角反射棱镜(107)构成。
7.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的转镜Q开关是由 一电机(112)联接驱动一盘片(115)，所述的盘片(115)上设有多个直角反射棱镜(107) 构成。
8.根据权利要求5或6或7所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的直角 反射棱镜(107)是空心结构。
9.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的激光腔内还设 置有由PBS棱镜(113)及1/4波片(114)构成的偏振输出构件。
10.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的激光器是高功 率灯泵浦激光器或者半导体泵浦激光器(101)，输入光路上设有耦合透镜(102)和分光片 (103)。
11.根据权利要求1所述的机械式Q开关激光器，其特征在于所述的激光器是光纤 激光器(201)，输入光路上设有耦合透镜(202)。
专利摘要本实用新型涉及激光领域，尤其涉及Q开关的激光器，特别是机械式Q开关的激光器。本实用新型是在传统转镜机械Q开关激光器中加入扩束棱镜组或扩束望远镜，通过扩大腔内转动棱镜入射端的光束直径来增加激光腔对转动棱镜产生激光所需的角精度，从而可将Q开关的开关速度提高一到二个数量级。本实用新型转动棱镜可采用传统电机驱动，也可采用继电器驱动。本实用新型提出一种降低对转镜装置的控制精度和机械转动速度依赖性的机械式Q开关，而采用传统电机或继电器驱动直角反射棱镜实现Q开关方案。其克服了已有的机械式Q开关的转镜装置的控制精度和机械振动速度要求高，且噪声比较大，其轴承的寿命较短，需要经常维修的缺陷。
文档编号H01S3/121GK201797229SQ20102051738
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者任策, 吴砺, 陈燕平 申请人:福州高意通讯有限公司