专利名称：风冷全固态526nm脉冲激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体激光器，特别是一种风冷全固态526nm脉冲激光器。
背景技术：
科学研究表明，450 530nm波段的蓝绿激光在海水中的衰减最小，最大穿透深度可大于600m。利用工作在蓝绿波段的激光器可以研制出用于水下目标探测，水下通信和测距等方面的新型设备。由于NchYLiF4具有优良的热性能和自然双折射效应，可以使谐振腔在更大的范围内保持稳定，因此可通过对NchYLiF4晶体输出的1053nm基波进行倍频获得高效稳定可靠的526nm激光输出。2010年，Y. B. Zhang等采用Nd = YLiF4做为激光晶体，通过腔内倍频获得2. 15W的526nm绿光输出，但是激光晶体采用热电制冷片(TEC)散热，结构较为复杂，激光器输出功率较小且为连续输出，实用性有限。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种风冷全固态526nm脉冲激光器，该激光器具有结构紧凑，脉冲能量高，工作可靠稳定的特点。本发明的技术解决方案如下一种风冷全固态526nm脉冲激光器，特点在于其构成包括U型谐振腔、两端面泵浦单元和输出耦合单元所述的U型谐振腔包括平面腔镜和平凹腔镜，在所述的平凹腔镜至平面腔镜之间依次是调Q晶体、四分之一波片、起偏片、第一平面镜、激光晶体、第二平面镜、平面镜、倍频晶体，所述的第一平面镜和第二平面镜对泵浦光高透，对振荡光高反，在腔内与振荡光路成 45°放置，构成U型谐振腔；所述的激光晶体为两块NchYLiF4晶体串接而成，并具有风冷控温机构；所述的调Q晶体、四分之一波片和布儒斯特角起偏片构成电光Q开关；所述的第一端面泵浦单元由带尾纤输出的第一激光二极管和第一泵浦耦合透镜组组成；第二端面泵浦单元由带尾纤输出的第二激光二极管和第二泵浦耦合透镜组组成； 第一激光二极管和第二激光二极管输出的激光分别经所述的第一平面镜和第二平面镜对所述的激光晶体进行端面泵浦；由具有对基频脉冲激光高透、倍频光反射的所述的第三平面镜和腔外的对倍频光高反的第四平面镜构成输出耦合单元。所述的调Q晶体为磷酸二氘钾。所述的倍频晶体为LiB3O5晶体。本发明激光器的工作过程如下第一激光二极管和第二激光二极管发出的泵浦光经过光学耦合透镜组和45°放置的第一平面镜和第二平面镜后分别聚焦在两块激光晶体内部，在Q开关的共同作用下产生1053nm基频脉冲激光，基频脉冲激光经过倍频晶体产生526nm倍频光，通过倍频晶体后剩余基频光和产生的倍频光一同到达平面腔镜并被反射，被所述的平面腔镜反射回来的基频光通过倍频晶体后再次产生倍频光，两次产生的倍频光由所述的第三平面镜和第四平面镜耦合输出。本发明具有以下优点1、采用LD端面泵浦方式，易于实现泵浦光和腔内振荡光的模式匹配，输出光束质量好。2、激光晶体采用具有优良热性能和自然双折射效应的NchYLiF4晶体，可以使谐振腔在更大的范围内保持稳定。3、NdiYLiF4晶体荧光寿命长，储能效果好，有利于输出高脉冲能量激光，适用于远距离水下通信。4、激光晶体采用风冷散热，结构简单，使用方便。5、谐振腔采用U型折叠腔，结构紧凑，工作稳定。
图1为本发明一种风冷全固态526nm脉冲激光器的结构示意图。
具体实施例方式由图1可以看到，本发明风冷全固态526nm脉冲激光器的构成包括U型谐振腔、两端面泵浦单元和输出耦合单元所述的U型谐振腔包括平面腔镜3-10和平凹腔镜3-1，在所述的平凹腔镜3_1至平面腔镜3-10之间依次是调Q晶体3-2、四分之一波片3-3、起偏片3_4、第一平面镜3_5、 两块Nd: YLiF4晶体3-6，3-7、第二平面镜3_8、第三平面镜4_1、倍频晶体3_9，所述的第一平面镜3-5和第二平面镜3-8对泵浦光高透，对振荡光高反，在腔内与振荡光路成45°放置， 构成U型谐振腔；所述的激光晶体为两块NchYLiF4晶体3_6，3-7串接而成，并具有风冷控温机构；所述的调Q晶体3-2、四分之一波片3-3和布儒斯特角起偏片3_4构成电光Q开关；所述的第一端面泵浦单元由带尾纤输出的第一激光二极管1-1和第一泵浦耦合透镜组1-2组成；第二端面泵浦单元由带尾纤输出的第二激光二极管2-1和第二泵浦耦合透镜组2-2组成；第一激光二极管1-1和第二激光二极管2-1输出的泵浦光分别经所述的第一平面镜3-5和第二平面镜3-8对所述的激光晶体进行端面泵浦；由具有对基频脉冲激光高透、倍频光反射的所述的第三平面镜4-1和腔外的对倍频光高反的第四平面镜4-2构成输出耦合单元。本实施例中，所述的平面腔镜3-10镀有1053nm和526nm高反膜，平凹腔镜3_1镀有1053nm高反膜；第一平面镜3-5和第二平面镜3-8与光轴成45°角，对808nm高透，对 1053nm高反，形成U型折叠腔；所述的激光晶体为两块带有风冷控温的NchYLiF4晶体3_6， 3-7串接，端面镀有808nm和1053nm增透膜；所述的调Q晶体KD*P3_2，四分之一波片3-3 和布儒斯特角起偏片3-4构成电光Q开关。所述的倍频晶体3-9为LB3O5晶体。所述的第三平面镜4-1对1053nm高透，对526nm高反，第四平面镜4-2对526nm高反。
第一激光二极管1-1和第二激光二极管2-1发出的泵浦光经过光学耦合透镜组 1-2、2-2和45°放置的第一平面镜3-5和第二平面镜3_8后分别聚焦在两块激光晶体3_6、 3-7内部，在Q开关的共同作用下产生1053nm基频脉冲激光，基频脉冲激光经过倍频晶体 3-9产生526nm倍频光，通过倍频晶体3_9后剩余基频光和产生的倍频光一同到达平面腔镜3-10并被反射，被所述的平面腔镜3-10反射回来的基频光通过倍频晶体3-9后再次产生倍频光，两次产生的倍频光由所述的第三平面镜4-1和第四平面镜4-2耦合输出。下面是本发明具体实施的参数泵浦源采用峰值功率60W中心波长为808nm的脉冲运转激光二极管，泵浦周期为ans，占空比为对％。激光晶体是掺杂浓度为Iat^WNchYLiF4晶体，具体尺寸为 4X4X 12mm，端面均镀有808nm和1053nm增透膜。电光调Q晶体为KD*P晶体。倍频晶体为LiB3O5,采用I类相位匹配方式倍频，具体尺寸为4X4X 12mm，两端面均镀有1053nm和 526nm增透膜。由所述的平凹腔镜3-1和第一平面镜3-5构成的第一臂长170mm，由所述的第一平面镜3-5和第二平面镜3-8构成的第二臂长60nm，由所述的第二平面镜(3_8)和平面腔镜3-10构成的第三臂长170nm。所述的平凹腔镜3-1的曲率半径为1000mm，镀有 1053nm高反膜，所述的第一平面镜3-5和第二平面镜3-8和光轴成45 °角，镀有808nm增透膜和1053nm高反膜；所述的平面腔镜3_10镀有1053nm和526nm高反膜，所述的第三平面镜4-1镀有1053nm增透膜和526nm高反膜，所述的第四平面镜4_2镀有526nm高反膜。该激光器可获得重复频率为500Hz，最大平均功率6W，单脉冲能量为12mJ，脉宽12ns的526nm 脉冲激光输出。综上所述，本发明具有结构紧凑，输出脉冲能量高，工作可靠稳定的特点，适用于水下目标探测，水下通信及测距等领域。
权利要求
1.一种风冷全固态526nm脉冲激光器，特征在于其构成包括U型谐振腔、两端面泵浦单元和输出耦合单元所述的U型谐振腔包括平面腔镜(3-10)和平凹腔镜(3-1)，在所述的平凹腔镜(3-1) 至平面腔镜(3-10)之间依次是调Q晶体(3-2)、四分之一波片(3-3)、起偏片(3_4)、第一平面镜(3-5)、两块NchYLiF4晶体(3-6，3-7)、第二平面镜(3-8)、平面镜0_1)、倍频晶体 (3-9)，所述的第一平面镜(3- 和第二平面镜(3-8)对泵浦光高透，对振荡光高反，在腔内与振荡光路成45°放置，构成U型谐振腔；所述的激光晶体为两块NchYLiF4晶体(3-6，3-7)串接而成，并具有风冷控温机构； 所述的调Q晶体(3-2)、四分之一波片(3- 和布儒斯特角起偏片(3-4)构成电光Q开关；所述的第一端面泵浦单元由带尾纤输出的第一激光二极管(1-1)和第一泵浦耦合透镜组(1- 组成；第二端面泵浦单元由带尾纤输出的第二激光二极管(2-1)和第二泵浦耦合透镜组(2- 组成；第一激光二极管(1-1)和第二激光二极管(2-1)输出的激光分别经所述的第一平面镜(3- 和第二平面镜(3-8)对所述的激光晶体进行端面泵浦；由具有对基频脉冲激光高透、倍频光反射的所述的第三平面镜(4-1)和腔外的第四平面镜(4- 构成输出耦合单元。
2.根据权利要求1所述的风冷全固态526nm脉冲激光器，其特征在于所述的调Q晶体 (3-2)为磷酸二氘钾。
3.根据权利要求1所述的风冷全固态526nm脉冲激光器，其特征在于所述的倍频晶体 (3-9)为 LiB3O5 晶体。
全文摘要
一种风冷全固态526nm脉冲激光器，激光晶体为两块掺钕的氟化钇锂晶体串接，风冷散热结构。激光谐振腔采用U型腔，两个工作在脉冲方式的激光二极管从端面泵浦Nd:YLiF4晶体，在电光Q开关的作用下产生1053nm基频脉冲光，再通过三硼酸锂晶体进行腔内倍频产生526nm脉冲绿光输出。本发明激光器具有结构紧凑，输出脉冲能量高，工作可靠稳定的特点。
文档编号H01S3/0941GK102244348SQ20111013137
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者朱小磊, 王君涛, 陆婷婷 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所