一种高功率二极管泵浦固态激光器制造技术

本发明专利技术涉及激光器技术领域，具体为一种高功率二极管泵浦固态激光器，所述光学谐振腔在第一反射表面和第二反射表面之间具有谐振器光轴，所述第一反射表面具有高反射性，第二反射表面对于基本光束部分反射；本高功率二极管端泵浦固态激光器，提供模式极化二极管端泵浦固态激光器的改进的功率输出，提供端泵浦Q开关Nd：YAG激光器的改进的稳定性和可靠性，其具有从单脉冲到50kHz的重复率的稳定操作，通过使用在激光晶体中具有1.6至4倍激光束直径的低Nd掺杂YAG晶体来提供高效、稳定、可靠的端泵浦Q开关Nd：YAG激光器，产生具有改进的可靠性，稳定性和效率的OPO输出，具有突出的实质性特点和显著的进步。

A High Power Diode Pumped Solid State Laser

【技术实现步骤摘要】
一种高功率二极管泵浦固态激光器
本专利技术涉及激光器
，具体为一种高功率二极管泵浦固态激光器。
技术介绍
在末端泵浦激光器中，来自泵浦激光器，激光二极管阵列或光纤耦合激光二极管的泵浦辐射被引导通过透镜或透镜系统进入激光介质。已经使用诸如Nd：YVO4，Nd：YLF和Nd：YAG晶体的活性离子掺杂晶体开发了现有技术的端部泵浦激光器，其可以从两端端部泵浦。然而，热透镜，热和应力相关的双折射和畸变以及晶体破裂一直是导致限制来自激光器的激光输出功率的问题。例如，为了从Nd：YAG激光器获得更高的功率输出，尤其是在偏振TEM00模式光束轮廓中，通常需要外部放大器(参见LightSolutions和Q-Peak的产品)。已经尝试解决泵送引起的热和应力引起的问题。参见美国专利。美国专利号5,577,060。已经提供了具有未掺杂端部的端泵激光器，参见美国专利No.美国专利号5,936,984。但是功率输出仍然有限。传统观点认为，通过高亮度泵浦可实现最佳转换效率和更好的模式质量。并且为了高效率，紧凑和良好的模式质量，典型的激光谐振器的长度限制在30cm或更短，光束点尺寸直径为0.6mm或更小。此外，流行的Nd原子百分比掺杂水平约为1％。对于Nd：YLF和Nd：YVO4也是如此。在诸如Nd：YAG激光器的情况下，典型的二极管端泵浦激光器在偏振TEM00模式下产生10瓦或更小。仍然需要更好，更可靠的高功率激光器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高功率二极管泵浦固态激光器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高功率二极管泵浦固态激光器，包括：第一反射表面、第二反射表面和第三发射表面，在第一反射表面和第二反射表面之间形成光学谐振腔，所述光学谐振腔在第一反射表面和第二反射表面之间具有谐振器光轴，所述第一反射表面具有高反射性，第二反射表面对于基本光束部分反射；激光介质，激光介质的前后两端沿光轴方向位于光学谐振腔内，用于产生从激光介质的前端和后端传播的基频激光束；第一二极管端泵送装置，用于泵送所述激光介质前端的第一二极管端泵送装置；光学谐振腔，用于在激光介质中为基波束提供直径为0.8mm至2.0mm的激光束直径；光学参量振荡器，光学参量振荡器是在所述第一反射表面和第三反射表面之间形成的，所述光学参量振荡器腔具有振荡器光轴，所述振荡器光轴与谐振器光轴部分重叠；非线性晶体，非线性晶体沿振荡器光轴位于振荡器腔内并沿着谐振器光轴与第一反射表面和第三反射表面光学连通，非线性晶体切割将基波波长光束转换成预选的输出波长光束，非线性晶体具有比基波光束更好的预选波长，沿着所述振荡器光轴并穿过非线性晶体将基波波束引导到光参量振荡器腔中，以将所述基波波长束的一部分转换成具有比基波束更长波长的预选输出波长光束；第一发射表面发射基波波长和输出波长光束，将来自所述第一反射表面的基波和输出光束引导回非线性晶体，以形成另外的输出波长光束；光束分离器，用于将所述输出波长光束与基波波长光束分离；基波束引导装置，用于将分离的所述基波束引导回激光谐振腔并穿过激光介质以进一步放大；输出光束引导装置，用于将分离的所述输出波长光束引导到第三反射表面，其中部分光束反射在非线性晶体上；输出耦合器，用于将所述输出波长光束的一部分引导到振荡器腔外；所述激光介质的直径为激光束直径的1.6-5.0倍，所述光学谐振腔被配置为以TEM.sub.00操作模式。优选的，还包括围绕所述激光介质使得激光介质直接水冷的冷却夹套。优选的，所述激光介质的直径为激光束直径的1.6-4.0倍。优选的，还包括位于所述谐振腔内的偏振鉴别器。优选的，所述非线性晶体是Nd掺杂的激光晶体。优选的，所述激光晶体为YAG中掺杂0.2-0.8％的Nd。优选的，所述激光晶体为YAG中掺杂0.4-0.6％的Nd。优选的，所述激光晶体的长度大于20mm。优选的，所述激光晶体为YLF中掺杂0.3-0.8％的Nd。优选的，所述激光晶体为YLF中掺杂0.4-0.7％的Nd。优选的，所述激光晶体的长度大于20mm。优选的，所述激光晶体为YVO4中掺杂0.1-0.5％的Nd。优选的，所述激光晶体为YVO4中掺杂0.2-0.4％的Nd。优选的，所述激光晶体的长度大于12mm。优选的，所述光学谐振腔的长度为22-100cm。优选的，所述光学谐振腔的长度为35-100cm。优选的，所述激光介质上还设置有用于泵送激光介质后端的第二二极管端泵送装置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本高功率二极管端泵浦固态激光器，提供模式极化二极管端泵浦固态激光器的改进的功率输出，通过使用改进的冷却方法提供稳定和可靠的端部泵浦固态激光器，具有改进的可靠性，稳定性和效率，提供端泵浦Q开关Nd：YAG激光器的改进的稳定性和可靠性，其具有从单脉冲到50kHz的重复率的稳定操作，通过使用在激光晶体中具有1.6至4倍激光束直径的低Nd掺杂YAG晶体来提供高效、稳定、可靠的端泵浦Q开关Nd：YAG激光器，产生具有改进的可靠性，稳定性和效率的OPO输出，具有突出的实质性特点和显著的进步。附图说明图1为本专利技术二极管端泵浦激光器结构示意图；图2为本专利技术二极管端泵浦激光器的另一结构示意图；图3为本专利技术二极管端泵浦二次谐波激光器的示意图；图4为本专利技术二极管端泵浦三次谐波激光器的示意图；图5为本专利技术二极管端泵浦四次谐波激光器的示意图；图6为本专利技术直接液冷激光介质单元的透视图；图6a为本专利技术激光介质LM，Nd：YAG的透视图；图7为本专利技术导热冷却的激光介质单元的透视图；图7a为激光介质LM，Nd：YLF的透视图；图7b为具有低Nd掺杂的激光介质LM，Nd：YVO的透视图；图8为本专利技术二极管端泵浦腔内OPO激光器的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-8，本专利技术提供如下技术方案：图1中激光介质LM中的大激光束光斑尺寸直径大于0.8mm，低有源激光离子掺杂激光介质和单光纤耦合泵浦二极管；图2中激光介质LM中的大激光束光斑尺寸直径大于0.8mm，低有源激光离子掺杂激光介质具有两个光纤耦合泵浦二极管；图3中激光介质LM中的大激光束光斑尺寸直径大于0.8mm，低有源激光离子掺杂激光介质具有两个光纤耦合泵浦二极管；图4中激光介质LM中的大激光束光斑尺寸直径大于0.8mm，低有源激光离子掺杂激光介质具有两个光纤耦合泵浦二极管；图5中激光介质LM中的大激光束光斑尺寸直径大于0.8mm，低有源激光离子掺杂激光介质具有两个光纤耦合泵浦二极管；图6中液体直接流过掺杂的激光介质LM表面而没有污染光学表面；图6a中Nd：YAG两端具有较低的Nd掺杂或没有掺杂的YAG晶体，晶体从三片扩散结合成单晶；图7中通过从一端流入水并从另一端流出来冷却电池；图7a中Nd：YLF两端具有较低的Nd掺杂或没有掺杂的YLF晶体，较高掺杂的Nd：YLF晶体位于中心；图8中激光介质LM中的大激光束光斑尺寸直径大于0.8mm，低有源激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率二极管泵浦固态激光器，其特征在于，包括：第一反射表面、第二反射表面和第三发射表面，在第一反射表面和第二反射表面之间形成光学谐振腔，所述光学谐振腔在第一反射表面和第二反射表面之间具有谐振器光轴，所述第一反射表面具有高反射性，第二反射表面对于基本光束部分反射；激光介质，激光介质的前后两端沿光轴方向位于光学谐振腔内，用于产生从激光介质的前端和后端传播的基频激光束；第一二极管端泵送装置，用于泵送所述激光介质前端的第一二极管端泵送装置；光学谐振腔，用于在激光介质中为基波束提供直径为0.8mm至2.0mm的激光束直径；光学参量振荡器，光学参量振荡器是在所述第一反射表面和第三反射表面之间形成的，所述光学参量振荡器腔具有振荡器光轴，所述振荡器光轴与谐振器光轴部分重叠；非线性晶体，非线性晶体沿振荡器光轴位于振荡器腔内并沿着谐振器光轴与第一反射表面和第三反射表面光学连通，非线性晶体切割将基波波长光束转换成预选的输出波长光束，非线性晶体具有比基波光束更好的预选波长，沿着所述振荡器光轴并穿过非线性晶体将基波波束引导到光参量振荡器腔中，以将所述基波波长束的一部分转换成具有比基波束更长波长的预选输出波长光束；第一发射表面发射基波波长和输出波长光束，将来自所述第一反射表面的基波和输出光束引导回非线性晶体，以形成另外的输出波长光束；光束分离器，用于将所述输出波长光束与基波波长光束分离；基波束引导装置，用于将分离的所述基波束引导回激光谐振腔并穿过激光介质以进一步放大；输出光束引导装置，用于将分离的所述输出波长光束引导到第三反射表面，其中部分光束反射在非线性晶体上；输出耦合器，用于将所述输出波长光束的一部分引导到振荡器腔外；所述激光介质的直径为激光束直径的1.6‑5.0倍，所述光学谐振腔被配置为以TEM.sub.00操作模式。...

【技术特征摘要】
1.一种高功率二极管泵浦固态激光器，其特征在于，包括：第一反射表面、第二反射表面和第三发射表面，在第一反射表面和第二反射表面之间形成光学谐振腔，所述光学谐振腔在第一反射表面和第二反射表面之间具有谐振器光轴，所述第一反射表面具有高反射性，第二反射表面对于基本光束部分反射；激光介质，激光介质的前后两端沿光轴方向位于光学谐振腔内，用于产生从激光介质的前端和后端传播的基频激光束；第一二极管端泵送装置，用于泵送所述激光介质前端的第一二极管端泵送装置；光学谐振腔，用于在激光介质中为基波束提供直径为0.8mm至2.0mm的激光束直径；光学参量振荡器，光学参量振荡器是在所述第一反射表面和第三反射表面之间形成的，所述光学参量振荡器腔具有振荡器光轴，所述振荡器光轴与谐振器光轴部分重叠；非线性晶体，非线性晶体沿振荡器光轴位于振荡器腔内并沿着谐振器光轴与第一反射表面和第三反射表面光学连通，非线性晶体切割将基波波长光束转换成预选的输出波长光束，非线性晶体具有比基波光束更好的预选波长，沿着所述振荡器光轴并穿过非线性晶体将基波波束引导到光参量振荡器腔中，以将所述基波波长束的一部分转换成具有比基波束更长波长的预选输出波长光束；第一发射表面发射基波波长和输出波长光束，将来自所述第一反射表面的基波和输出光束引导回非线性晶体，以形成另外的输出波长光束；光束分离器，用于将所述输出波长光束与基波波长光束分离；基波束引导装置，用于将分离的所述基波束引导回激光谐振腔并穿过激光介质以进一步放大；输出光束引导装置，用于将分离的所述输出波长光束引导到第三反射表面，其中部分光束反射在非线性晶体上；输出耦合器，用于将所述输出波长光束的一部分引导到振荡器腔外；所述激光介质的直径为激光束直径的1.6-5.0倍，所述光学谐振腔被配置为以TEM.sub.00操作模式。2.根据权利要求1所述的一种高功率二极管泵浦固态激光器，其特征在于：还包括围绕所述激光介质使得激光介质直接水冷的冷却夹套。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹雨松，
申请(专利权)人：富尼通激光科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44