一种谐振腔内泵浦的碟片激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，包含一个有源增益镜，一个谐振腔内插有有源增益镜的泵浦激光器和碟片激光器谐振腔。本实用新型专利技术谐振腔在传统的泵浦腔基础上，还插入了被制作为薄片的增益物质，且构成谐振腔的反射镜，或者为上述薄片晶体自身受激辐射光放大构成的谐振腔。本实用新型专利技术利用激光器谐振腔内往返产生的高功率激光来实现对碟片激光器的多次泵浦目的，谐振腔内对碟片激光晶体泵浦功率密度比腔外高数十倍以上，可提高碟片晶体对泵浦光的吸收效率，尤其是对非吸收峰泵浦情况。本实用新型专利技术中泵浦谐振腔和碟片激光谐振腔相互独立，既可实现碟片激光器的级联泵浦，又可实现泵浦腔的调Q，以获得多波长和窄脉宽、高峰值功率脉冲激光输出。

A disc laser pumped by a resonant cavity

The utility model discloses a disc laser pumped in a resonant cavity, which comprises an active gain mirror, a pump laser with an active gain mirror inserted in the resonant cavity and a disc laser resonator. On the basis of the traditional pump cavity, the resonant cavity of the utility model is also inserted with a gain material made into a thin sheet, and a reflecting mirror is formed, or a resonant cavity is formed by amplifying the stimulated radiation light of the thin sheet crystal itself. The utility model utilizes the high power laser generated by the reciprocating of the laser cavity to realize the multiple pumping of the disc laser. The power density of the disc laser crystal pumped in the resonant cavity is more than tens of times higher than that outside the cavity, which can improve the absorption efficiency of the disc crystal to the pump light, especially for the non-absorption peak pumping. The pump cavity and the disc laser cavity in the utility model are independent of each other, which can realize the cascade pumping of the disc laser and the Q-switching of the pump cavity, so as to obtain multi-wavelength, narrow pulse width and high peak power pulse laser output.

【技术实现步骤摘要】
一种谐振腔内泵浦的碟片激光器
本技术属于光电子
，更具体地，涉及一种新型的碟片固体激光器。
技术介绍
碟片固体激光器以其增益介质薄，热传导方向和激光出光方向一致，热透镜效应弱，传热效果好，且能承受大的激光功率密度，可以获得从连续到高峰值功率脉冲激光输出，而受到学术界和工业界的认同。但由于碟片激光晶体很薄，厚度一般为50微米到500微米，对泵浦光的单次吸收较弱，故需要构造复杂的结构来对碟片晶体进行多次泵浦，如德国通快公司的抛物镜和直角转向棱镜多次泵浦方案、华中科技大学双抛物面共轭成像多次泵浦方案等。现有技术存在的问题主要有两方面。第一，共轭双抛物面成本昂贵，需要两片昂贵的抛物面镜(面形很好的进口抛物面镜，面型一般是pv值低，以及聚焦成像的像差小，每片4万美元左右)，系统复杂；而我们的方案只需要常用的球面镜(一片不到100人民币)。第二，多次泵浦的共轭双抛物面系统的泵浦方案，是通过把泵浦光进行空间平移来增加泵浦次数的，这种方法的缺点是，随着泵浦次数的增加，抛物面镜的口径(尺寸)也要相应的增加，成本也会增加；而在我们的方案中，泵浦次数多于双抛物面多次泵浦(理论上是无穷多次)，且不需要对反射镜的尺寸进行任何的改变。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，目的在于利用普通固体激光器腔内谐振的极高功率的腔内往返振荡激光，对增益碟片进行高功率的多次泵浦，从而在不改变其掺杂浓度，以及厚度的基础上，达到增加吸收的效率，提高光光转换效率等目的。本技术提出的一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，包含一个有源增益镜(2)，一个谐振腔内插有有源增益镜的泵浦激光器和碟片激光器谐振腔；其中：所述泵浦激光器的谐振腔包括两个泵浦反射镜，两个反射镜光轴处于所述有源增益镜入射反射光路上，构成附加有源增益镜(2)的增益反射作用的泵浦激光谐振腔，泵浦反射镜与碟片之间的光路上，设有泵浦光增益物质；或者，所述泵浦激光器的谐振腔为一个泵浦反射镜与有源增益镜(2)构成，有源增益镜(2)作为另一面附加增益的反射镜，用以代替反射镜(4)，和泵浦反射镜构成泵浦激光谐振腔；泵浦反射镜与有源增益镜之间的光路上，设有泵浦光增益物质(1)；碟片激光器谐振腔包括一个具有一定透射率的反射镜(4)(即输出镜，在碟片激光器中透射率一般是1％到7％)和另一个输出光反射镜，两镜处于所述有源增益镜入射反射光路上；具有一定透射率的反射镜(4)为输出光窗口；或者，所述碟片激光器谐振腔的输出镜光轴与有源增益镜的法线重合，有源增益镜代替全反射镜和所述输出镜构成碟片激光器的谐振腔，实现碟片激光器的反射光路和输出光路重合，这样可以减少一个全反射镜；所述有源增益镜为薄片状有源晶体，厚度50微米至1毫米，用于构成碟片激光器的增益物质。有源增益镜的作用在于，利用泵浦源谐振腔内的多次往返震荡的泵浦激光作为泵浦源，实现多次吸收，增加有源增益镜泵浦速率的目的。优选地，所述泵浦激光器谐振腔还设有聚焦系统(10)，用于将泵浦激光器的泵浦光聚焦到有源增益镜上，以提高泵浦强度；由于有源增益镜的阈值泵浦功率密度很高，因此在功率密度不够时我们需要在腔内加一个聚焦系统，缩小光板尺寸，增加功率密度；当腔内泵浦功率密度小于有源增益镜的阈值泵浦功率时，我们在腔内采用这种聚焦系统，使得有源增益镜上的泵浦功率密度超过有源增益镜的阈值泵浦功率密度。优选地，所述碟片激光器还包括激光脉冲调制装置，其设在泵浦光路(12)或激光出射光路(18)上，把连续输出的激光变成脉冲激光，实现高功率脉冲泵浦或输出；脉冲调制装置放在泵浦光路中，属于脉冲泵浦，输出脉冲激光；脉冲调制装置放在激光出射光路上，属于连续泵浦，输出脉冲激光，如调Q。优选地，所述碟片激光器还包括倍频装置，其设在泵浦光路或激光出射光路上，用于将泵浦光和激光频率加倍，以实现腔内倍频泵浦或腔外倍频输出。优选地，所述碟片激光器的输出镜为有源增益镜，其另设有与其构成谐振腔的全反射镜(15)和输出镜(16)，全反射镜(15)与输出镜(16)处于所述有源增益镜的入射反射光路上实现碟片激光的再次泵浦增强和输出。优选地，所述碟片激光器的泵浦源是固体激光器或半导体激光器(17)；泵浦方式是侧光泵浦或利用双色镜实现的端面泵浦。优选地，所述碟片激光器的有源增益镜厚度为50um-2mm，直径为5mm-30mm；所述有源增益镜的上表面镀膜为对泵浦光的高增透膜，有源增益镜的下表面镀膜为对泵浦光的高反射膜；这样的参数选择可以保证有源增益镜厚度足够薄，以至于可以在处理谐振腔问题时可以当作反射镜，有源增益镜作为镜子，这种结构最大的好处在于，泵浦光和激光可以不同轴，解放光路。优选地，所述碟片激光器的输出系统为双色镜，放置在泵浦源的腔镜位置，对所对应级数的激光高增透，增加泵浦源腔内的次级激光损耗，而对泵浦源腔内本身的激光损耗不变；这样做的目的是防止泵浦腔内的寄生振荡。优选地，所述碟片激光器的反射系统形状为球面或非球面，其结构为高斯反射镜、菲涅尔反射镜、非球面反射镜、平面反射镜或者变形镜等，用于控制有源增益镜上表面的泵浦功率空间分布。本技术提供的一种谐振腔内泵浦方案，泵浦方案包括一台或多台泵浦激光器(包括增益物质，泵浦源，以及腔镜)，一片或多片有源增益镜(后简称碟片)，一片或多片双色反射镜，碟片所对应的腔镜和输出镜。根据实际情况，可以添加一块平面反射镜；根据实际情况，可以添加一套或多套耦合系统；根据实际情况，可以添加一套或多套脉冲调制装置。如图1所示，1为如上所述泵浦激光器的增益物质，2为碟片，3为泵浦激光器的输出光反射镜，4为泵浦激光器的另一个反射镜，5为碟片激光器的输出镜，6为碟片激光器的输出光反射镜，7为泵浦激光器中振荡的激光，8为碟片激光器中振荡的激光，9为泵浦激光器的泵浦源。系统工作时，泵浦源9对泵浦激光器的增益介质1进行泵浦，增益介质1产生的激光7在腔镜3和腔镜4之间振荡，其中腔镜3和4均对光束7对应的波长高反；光束7入射到碟片2上，碟片2吸收了部分的光束7，剩余的光束经过碟片2反射，照射到腔镜4并反射回碟片2，再次被碟片2吸收部分后，剩余光束7回到增益介质1中，经过增益介质放大，以及腔镜3的反射，再次回到碟片2上，完成对碟片2的“腔内泵浦”，其中上述“腔”指的是“3-2-4”构成的针对泵浦激光器的谐振腔；碟片2被激光束7泵浦之后，产生激光束8在输出镜5和腔镜6之间振荡；为了防止激光束8在5-6之间振荡的同时，在3-4之间同样振荡(寄生振荡)，腔镜3和腔镜4应对光束8对应的波长高增透；这里腔镜6对激光束8全反，输出镜5是作为激光束8的输出镜，因此对激光束8部分透过。在前述技术方案的基础上，在需要的情况下，可以在腔内插入脉冲调制系统(可以是调Q，也可以是锁模及其他模块)。如图10所示，我们把脉冲调制系统12插入到一级激光器的谐振腔内，此时脉冲调制成功后，一级激光器开始对碟片2进行脉冲泵浦。同理，我们在需要的情况下，如图9所示，我们把脉冲调制系统18插入到碟片2出光的谐振腔中，此时我们利用18直接对腔5～6中的激光进行脉冲调制，可以直接得到脉冲激光输出。在前述技术方案的基础上，在需要的情况下，如图7所示，可以在碟片2出光的谐振腔内再次插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，包含一个有源增益镜(2)，一个泵浦激光器和碟片激光器谐振腔；其中：所述泵浦激光器的谐振腔包括两个泵浦反射镜，两个反射镜光轴处于所述有源增益镜入射反射光路上，构成附加有源增益镜(2)的增益反射作用的泵浦激光谐振腔，泵浦反射镜与碟片之间的光路上，设有泵浦光增益物质；或者，所述泵浦激光器的谐振腔为一个泵浦反射镜与有源增益镜(2)构成，有源增益镜(2)作为另一面附加增益的反射镜，和泵浦反射镜构成泵浦激光谐振腔；泵浦反射镜与有源增益镜之间的光路上，设有泵浦光增益物质(1)；碟片激光器谐振腔包括一个具有一定透射率的反射镜(4)和另一个输出光反射镜，两镜处于所述有源增益镜入射反射光路上；具有一定透射率的反射镜(4)为输出光窗口；或者，所述碟片激光器谐振腔的输出镜光轴与有源增益镜的法线重合，有源增益镜代替全反射镜和所述输出镜构成碟片激光器的谐振腔，实现碟片激光器的反射光路和输出光路重合；所述有源增益镜为薄片状有源晶体用于构成碟片激光器的增益物质，有源晶体厚度为50微米至1毫米。

【技术特征摘要】
1.一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，包含一个有源增益镜(2)，一个泵浦激光器和碟片激光器谐振腔；其中：所述泵浦激光器的谐振腔包括两个泵浦反射镜，两个反射镜光轴处于所述有源增益镜入射反射光路上，构成附加有源增益镜(2)的增益反射作用的泵浦激光谐振腔，泵浦反射镜与碟片之间的光路上，设有泵浦光增益物质；或者，所述泵浦激光器的谐振腔为一个泵浦反射镜与有源增益镜(2)构成，有源增益镜(2)作为另一面附加增益的反射镜，和泵浦反射镜构成泵浦激光谐振腔；泵浦反射镜与有源增益镜之间的光路上，设有泵浦光增益物质(1)；碟片激光器谐振腔包括一个具有一定透射率的反射镜(4)和另一个输出光反射镜，两镜处于所述有源增益镜入射反射光路上；具有一定透射率的反射镜(4)为输出光窗口；或者，所述碟片激光器谐振腔的输出镜光轴与有源增益镜的法线重合，有源增益镜代替全反射镜和所述输出镜构成碟片激光器的谐振腔，实现碟片激光器的反射光路和输出光路重合；所述有源增益镜为薄片状有源晶体用于构成碟片激光器的增益物质，有源晶体厚度为50微米至1毫米。2.如权利要求1所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，泵浦激光器的谐振腔还设有聚焦系统(10)，用于将泵浦激光器的泵浦光聚焦到有源增益镜上，以提高泵浦强度。3.如权利要求1所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，还包括激光脉冲调制装置，其设在泵浦光路(12)或激光出射光路(18)上，把连续输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓，陈永骞，朱广志，王海林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42