专利名称：一种大功率高光束质量的激光器的设计方法
技术领域：
本发明属于激光技术领域，涉及一种二极管泵浦固体激光器装置，特别是一种大功率高光束质量的激光器的设计方法。
背景技术：
激光在谐振腔内振荡的时候，会产生高阶模以及低阶模，尤其在大功率泵浦时，高阶模很容易起振，而高阶模的产生降低了激光的光束质量，使激光准直难度增大。所以如何抑制高阶模的产生是解决激光的光束质量的首要问题。激光起振时，高阶模容易受到介质的外形的影响，从而受到抑制，而低阶模却可以较容易进行振荡，使得光束质量得以提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，通过对介质外形的改变从而抑制激光起振时产生的高阶模，并经过声光调Q,输出大功率、高质量的激光。本发明的技术方案是一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，它包括泵浦光源、光学谐振腔、声光调Q开关、热沉、风扇和乾招石槽石晶体介质(Nd:YAG),光学谐振腔的两个平行反射镜外部有热沉，泵浦光源的光束照射Nd: YAG介质的接收面，其特征是:Nd:YAG介质和声光调Q开关在光学谐振腔内；Nd:YAG介质的形状是凸面平顶形或凹面平顶形，NdiYAG介质的接收面和接收面的对称面是内切圆半径不小于Icm的平面；风扇对Nd:YAG介质降温。所述的Nd:YAG介质的形状还可以是球形面平顶形、锥形面平顶形、椭球形面平顶形、抛物线形面平顶形、双曲线面平顶形。所述的泵浦光源是端面泵浦或侧面泵浦；端面泵浦在光学谐振腔端面，侧面泵浦在光学谐振腔侧面。光源是端面泵浦，NdiYAG介质的形状是凸面平顶形，透过率为20% ;光源是侧面泵浦，Nd:YAG介质的形状是凹面平顶形，透过率为20%。本发明的特点是首先改变了 Nd: YAG介质的外形，抑制在振荡过程中产生的高阶模，提高光束质量，增加激光准直程度；其次增加声光调Q开关，在声光调Q开关的作用下，反转粒子数不断进行累计，当Q开关打开时，振荡光在受激辐射的作用下，得到放大，功率提升，从而得到了一种大功率高光束质量的激光。
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。图1是端面泵浦、凸面平顶形介质情况下的结构示意图。图2是侧面泵浦、凹面平顶形介质情况下的结构示意图。图3是端面泵浦、锥形面平顶形介质情况下的结构示意图。
图中:1、泵浦光源；2、光学谐振腔；3、Nd:YAG介质；4、Nd:YAG介质的接收面；5、声光调Q开关。
具体实施例方式实施例1
如图1所示，光学谐振腔2是两个相互平行的反射镜，其外部有热沉，光学谐振腔2有Nd: YAG介质3和声光调Q开关5。Nd: YAG介质3的形状是凸面平顶形，并通过风扇对Nd: YAG介质降温。端面泵浦I在光学谐振腔2的端面，端面泵浦I照射Nd:YAG介质的接收面4，Nd:YAG介质的接收面4和接收面的对称面是内切圆半径为Icm的平面。这种情况下，该介质对光源的透过率为20%。在凸面平顶形介质的作用下，泵浦光源会形成汇聚，谐振腔内介质的反转粒子数会显著提升，在声光调Q开关的作用下，反转粒子数不断进行累计，在Q开关打开时，振荡光在受激辐射的作用下，得到放大，功率提升，形成脉冲激光，而由于介质外形独特，会抑制其高阶模的产生，这使得输出激光的光束质量得以保证。从而输出大功率高光束质量激光。实施例2
如图2所示，光学谐振腔2的两个平行反射镜之间有凹面平顶形Nd:YAG介质4和声光调Q开关5，光学谐振腔2外部有热沉，风扇对凹面平顶形介质降温。泵浦光源I是侧面泵浦，侧面泵浦在光学谐振腔2的侧面，Nd = YAG介质的接收面4是平面，且其内切圆半径为1cm，凹面平顶形Nd: YAG介质的透过率为20%
侧面泵浦将谐振腔内介质的反转粒子数提升，在声光调Q开关的作用下，反转粒子数不断进行累计，在Q开关打开时，振荡光在受激辐射的作用下，得到放大，功率提升，形成脉冲激光，而由于介质外形独特，会抑制其高阶模的产生，这使得输出激光的光束质量得以保证。从而输出大功率高光束质量激光。实施例3
如图3所示，本实施例与实施例1的结构基本相同，不同的是Nd = YAG介质3的形状是锥形面平顶形，锥形面平顶形Nd: YAG介质在作用上与凸面平顶形介质相同，它们的接收面内切圆半径为1cm，并且可以得到相同的效果。NdiYAG介质3的形状还可以是球形面平顶形、椭球形面平顶形、抛物线形面平顶形、双曲线面平顶形，它们的作用和效果也相同，在此不做详细介绍。
权利要求
1.一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，它包括泵浦光源、光学谐振腔、声光调Q开关、热沉、风扇和钇铝石榴石晶体介质(Nd:YAG)，光学谐振腔的两个平行反射镜外部有热沉，泵浦光源的光束照射Nd = YAG介质的接收面，其特征是:Nd:YAG介质和声光调Q开关在光学谐振腔内；Nd:YAG介质的形状是凸面平顶形或凹面平顶形，NdiYAG介质的接收面和接收面的对称面是内切圆半径不小于Icm的平面；风扇对Nd:YAG介质降温。
2.根据权利要求1中所述的一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，其特征是:所述的Nd:YAG介质的形状还可以是球形面平顶形、锥形面平顶形、椭球形面平顶形、抛物线形面平顶形、双曲线面平顶形。
3.根据权利要求1中所述的一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，其特征是:所述的泵浦光源是端面泵浦或侧面泵浦；端面泵浦在光学谐振腔端面，侧面泵浦在光学谐振腔侧面。
4.根据权利要求3中所述的一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，其特征是:光源是端面泵浦，Nd:YAG介质的形状是凸面平顶形，透过率为20% ;光源是侧面泵浦，Nd:YAG介质的形状是凹面平顶形，透过率为20%。
全文摘要
本发明一种大功率高光束质量的激光器的设计方法。它包括泵浦光源、光学谐振腔、声光调Q开关、热沉、风扇和钇铝石榴石晶体介质(Nd:YAG)，光学谐振腔的两个平行反射镜外部有热沉，泵浦光源的光束照射Nd:YAG介质的接收面，其特征是Nd:YAG介质和声光调Q开关在光学谐振腔内；Nd:YAG介质的形状是凸面平顶形或凹面平顶形，Nd:YAG介质的接收面和接收面的对称面是内切圆半径不小于1cm的平面；风扇对Nd:YAG介质降温。该激光器改变了Nd:YAG介质的外形，抑制在振荡过程中产生的高阶模，提高光束质量，增加激光准直程度，同时增加声光调Q开关，使得功率提升。
文档编号H01S3/06GK103138145SQ20111038119
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月26日 优先权日2011年11月26日
发明者屈鹏飞, 王石语, 过振, 蔡德芳, 李兵斌 申请人:屈鹏飞