高功率内腔倍频单频激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及单频激光器，具体属于一种能实现高功率输出的内腔倍频单频激光 器。
【背景技术】
[0002] 全固态内腔倍频单频激光器具有较高的输出功率、较好的光束质量、较低的强度 噪声等优点而被广泛应用于科学研宄、国防建设、生物医学、信息产业等领域。高功率全 固态连续内腔倍频单频激光器通常采用包含有光学单向器的环形谐振腔，通过消除空间烧 孔效应进行选模，从而实现激光器的单频运转。光学单向器包含有法拉第旋转器和半波 片，而法拉第旋转器则由永磁体和置于其通光孔径内的磁光介质组成。单晶TGGCTerbium GalliumGarnet)因在可见光到近红外波段具有较高的Verdet常数、良好的导热性、较低 的透射损耗以及较高的抗激光损伤阈值等优点，从而成为制作法拉第旋转器和隔离器的最 佳磁光材料。
[0003] TGG晶体因其对腔内激光的吸收系数远小于增益晶体对泵浦光的吸收系数，所以 它的热透镜效应对激光器的影响并未得到充分重视。然而在高功率内腔倍频单频激光器 中，腔内基频光的功率高达数百瓦甚至上千瓦，并且基模光束在TGG晶体中的束腰又很小， 约为0. 5_，即使TGG晶体对基频光的吸收系数很小，其产生的热效应也是不可忽略的。TGG 晶体对腔内激光的吸收导致其横截面上出现不均匀的温度分布，从而产生三种对激光器性 能有影响的物理效应：热透镜，热致双折射和Verdet常数随温度变化导致的偏振旋转角度 的不均匀。前者会导致腔模光束畸变，后两者会导致法拉第旋转角度的变化进而影响隔离 比，从而使得激光器不能单向运转，最终影响激光器的单频特性。
[0004]在之前的工作中（QiweiYin,HuadongLu,andKunchiPeng,"Investigation ofthethermallenseffectoftheTGGcrystalinhigh-powerfrequency-doubled laserwithsinglefrequencyoperation，''OpticsExpress,Vol. 23,Issue 4,pp. 4981-4990 (2015))，我们已经研宄了TGG晶体的热透镜效应对激光器工作状态的影 响。通过缩短谐振腔腔长可以适应TGG晶体热透镜效应对激光器造成的影响，并提升输出 功率。但该方法只是被动的适应TGG晶体的热透镜效应，而且缩短腔长会使激光器的稳区 变窄。因此，本发明进一步提出对TGG晶体的热透镜效应进行主动补偿的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于克服TGG晶体的热透镜效应对单频内腔倍频激光器的不利影响， 提供一种调试和操作简单，便于实现而且能获得高功率输出的全固态连续内腔倍频单频激 光器。该激光器在保证高输出功率和单频运转的基础上，稳定性和可靠性得到进一步提升。
[0006] 本发明提供的一种高功率内腔倍频单频激光器，包括泵浦源、增益晶体、环形谐振 腔、由置于永磁体内的磁光介质和半波片组成的单向器，以及倍频晶体和热透镜效应补偿 片，在紧靠磁光介质处放置有热透镜效应补偿片；所述的热透镜效应补偿片为一定厚度的 具有负热光系数且两通光面相互平行的光学晶体薄片，用于补偿磁光介质的热透镜效应。
[0007] 所述的热透镜效应补偿片的厚度由以下公式确定：
【主权项】
1. 一种高功率内腔倍频单频激光器，包括泵浦源（I)、增益晶体（2)、环形谐振腔、由置 于永磁体内的磁光介质（3)和半波片（4)组成的单向器，倍频晶体（6)以及热透镜效应补 偿片（5)，其特征在于在紧靠磁光介质（3)处放置有热透镜效应补偿片（5)，用于动态补偿 磁光介质（3)的热透镜效应；所述的热透镜效应补偿片（5)为具有负热光系数且两通光面 相互平行的光学晶体薄片。
2. 根据权利要求1所述的高功率内腔倍频单频激光器，其特征在于所述的磁光介质 (3)是TGG晶体。
3. 根据权利要求1所述的高功率内腔倍频单频激光器，其特征在于所述的光学晶体为 DKDP晶体。
4. 根据权利要求1所述的高功率内腔倍频单频激光器，其特征在于所述的热透镜效应 补偿片（5)和磁光介质（3)均放置在有基频光通过，无倍频光通过的光路中。
5. 根据权利要求1所述的高功率内腔倍频单频激光器，其特征在于所述的泵浦源（1) 的泵浦方式为端面泵浦或侧面泵浦。
6. 根据权利要求1所述的高功率内腔倍频单频激光器，其特征在于所述的泵浦源（1) 的数量为1个或1个以上。
7. 根据权利要求1所述的高功率内腔倍频单频激光器，其特征在于所述的泵浦源（1) 的泵浦功率大于30W。
【专利摘要】本发明提供了一种高功率内腔倍频单频激光器，包括泵浦源(1)、增益晶体(2)、环形谐振腔、由置于永磁体内的磁光介质(3)和半波片(4)组成的单向器，以及倍频晶体(6)和热透镜效应补偿片(5)；在紧靠磁光介质(3)处放置有热透镜效应补偿片(5)；所述的热透镜效应补偿片(5)为一定厚度的具有负热光系数且两通光面相互平行的光学晶体薄片，可以动态补偿磁光介质(3)的热透镜效应。本发明利用一定厚度的具有负热光系数的晶体薄片动态补偿磁光介质的热透镜效应，可以缓解或消除由于磁光介质的热透镜效应而造成的腔内光束质量退化，拓展激光器的稳区，从而获得稳定运转的高功率内腔倍频单频激光器。
【IPC分类】H01S3-16, H01S3-10, H01S3-091, H01S3-109
【公开号】CN104733992
【申请号】CN201510154899
【发明人】卢华东, 苏静, 尹祺巍, 彭堃墀
【申请人】山西大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月2日