激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器制造技术

激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器，涉及一种激光器，尤其是涉及一种激光二极管端面泵浦平凸非稳腔Ｎｄ：ＹＡＰ　　１０８０ｎｍ激光器。提供一种性能较好、输出稳定性较高，输出功率较大的激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器。设有光纤耦合输出的８０３ｎｍ连续激光二极管；耦合光纤输入端接激光二极管输出端；输入镜输入端接耦合光纤输出端；激光晶体输入端面接输入镜，激光输出凸腔镜设于激光晶体输出端。采用ＬＤ大模式直接耦合进晶体进行泵浦，将ＬＤ发光面紧贴增益介质，使ＬＤ输出光束在未发散之前被增益介质吸收，可充分利用泵浦功率，激光器更紧凑。腔体设计有效补偿ＬＤ泵浦激光器热透镜效应，提高激光器性能和输出稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光器，尤其是涉及一种激光二极管端面泵浦平凸非稳腔Nd:YAP1080nm激光器。
技术介绍
目前，激光二极管(LD)泵浦固体激光器中主要采用微片结构、环形腔结构、V形结构和三明治结构。采用微片结构的典型例子是马立苹等人于2000年发表的文章(马立苹，胡鸿璋，李增智，孟宪林，LD抽运Nd:YVO4的平-平腔微片激光器，中国激光，Vol.A 27，No.6，June，2000)中采用的结构，这种激光器结构紧凑、简单、效率较高、体积小、易于实现单频运转、光束质量高、易于集成、适合大批量生产，是目前激光器结构设计的一个热点。但这种结构对晶体加工精度要求较高，且需要非常高的粘接工艺。采用环形腔结构的典型例子是张存满等人(张存满，赵洋，李达成，LD抽运内腔倍频532nm微型环形腔激光器的设计，中国激光，Vol.A 28，No.2 February，2001)在2001年发表的文章中采用的结构。其优点是由于连续激光在一个晶体内向同一方向行进，能有效地缩短线宽，易于得到单频输出，且结构简单、稳固、效率高，并有较好的功率稳定性和频率稳定性。存在的问题是谐振腔内置有多个反射镜，因此对振动或环境的变化敏感。采用V型结构的例子很多，O.Guy等人(O.Guy et al.Mode-locked diode-pumped Nd:YAPlaser.Opt Comm 1996；13041-43)在1996年发表的文章中采用的结构，采用V型结构的激光器将变得更加紧凑，比较实用，但由于其工作稳定区比较小，为了使激光器工作在稳区之内，腔长及折叠角的选取及光路调整较复杂，且输出的激光方向发生偏转和结构也略显复杂。在激光器设计过程中，三明治结构是最为人们所采用的一种结构，这种结构既简单又实用，比较适合于科研和生产。国际上，在法国，从20世纪90年代中期至今，里莫日光通信学院的O.Guy等人(O.Guyet al.Mode-locked diode-pumped Nd:YAP laser.Opt Comm 1996；13041-43)研究成功锁模Nd:YAP激光器，里昂一大的R.Moncorge等人对Nd:YAP医疗激光器进行了广泛的研究。值得注意的是，勃艮底大学M.Boucher等人(M.Boucher et al.，Multiwatt CW diode end-pumpedNd:YAP laser at 1.08 and 1.34μminfluence of Nd doping level.Opt Comm.2002；212139-148)用光纤耦合LD端面泵浦Nd:YAP晶体，获得5.4W 1080nm、3.7W 1341nm连续激光输出。这是据我们所知，至今为止LD端面泵浦Nd:YAP激光器获得的最大激光输出功率。国内对于LD泵浦Nd:YAP激光器的研究，只有山西大学李晓英等人(Xiaoying Li et al.LD pumpedintracavity frequency-doubled and frenquency-stabilized Nd:YAP/KTP laser with 1.1W output at540nm，Opt Comm，2002；201165-171)运用光纤耦合LD端面泵浦Nd:YAP晶体腔内倍频获得1.1W的540nm绿光输出，但存在着输出功率较小和热效应较为严重等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有LD泵浦固体激光器所采用的结构较为复杂，输出稳定性较低等不足，提供一种性能较好、输出稳定性较高，输出功率较大的激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器。本专利技术设有光纤耦合输出的803nm连续激光二极管(LD)；耦合光纤，耦合光纤输入端接激光二极管的光纤耦合输出端；平面输入镜，平面输入镜的输入端接耦合光纤的输出端；带温控装置的Nd:YAP激光晶体，激光晶体的输入端面接平面输入镜，温控装置可采用常规的半导体制冷器，带温控装置的Nd:YAP激光晶体和光学耦合系统固定于基座上；激光输出凸腔镜，设于Nd:YAP激光晶体的输出端，作为激光器的输出腔镜。平面输入镜为803nm增透和R＞99.5％的1080nm高反介质膜，直接镀在Nd:YAP激光晶体的输入端面，作为激光器的输入腔镜。激光输出凸腔镜可采用镀T＞99％的808nm高反和1080nm部分透射(T＝2％或6％)介质膜。在激光器设计过程中，本专利技术采用LD大模式直接耦合进晶体进行泵浦，将LD的发光面紧贴增益介质，使激光二极管输出光束在未发散之前被增益介质吸收，从而可以充分利用泵浦功率，使整个激光器更趋于紧凑。此外，本专利技术选择激光晶体的另一端面直接镀1080nm增透(T＝95％)。对于腔体，本专利技术选取对热效应较不敏感的、有大可控模体积的非稳定腔结构，有效地补偿了LD泵浦固体激光器的热透镜效应，提高了激光器性能和输出稳定性。晶体的选择则增加激光棒长度及减小其端面直径，以期达到泵浦光模式和激光模式的最佳匹配。本专利技术的突出效果将在具体实施方式中加以进一步的说明。附图说明图1为激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器结构框图。图2为激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器装置图。图3为1080nm激光光谱。图4为激光光斑远场强度分布。图5为不同泵浦功率下对应的输出功率。输出镜曲率半径为D＝-1000mm。具体实施例方式如图1，2所示，本专利技术包含三部分光学耦合系统、晶体设计与温控装置和谐振腔体设计。更具体地说，本专利技术由如下几个部分构成(从左至右)光纤耦合输出的803nm连续激光二极管LD通过400μm光纤束(耦合光纤S)耦合至平面输入镜M1，两者之间的间距为d(如图2所示)；带温控装置的Nd:YAP激光晶体的输入端面作为平面输入镜，温控装置采用常规的半导体制冷器TEC，带温控装置的Nd:YAP激光晶体和光学耦合系统固定于紫铜晶体架Q上；凸面输出镜M2(即激光输出凸腔镜)设于Nd:YAP激光晶体的输出端，作为激光器的输出腔镜。在图2中，激光晶体Nd:YAP由带温控装置TEC的紫铜包裹着，以达到有效冷却的目的，激光晶体的具体镀膜指标如下在Nd:YAP晶体的输入端面上直接镀803nm增透(HT@803nm，T≈97％)和1080nm高反(HR@1080nm，R＞99.5％)介质膜，作为激光器的平面输入镜，输出端面镀上1080nm增透(HT@1080nm)，以减少腔内损耗；激光输出凸腔镜M2镀808nn高反(T＞99％)和1080nm部分透射(T＝2％或6％)介质膜，作为激光器的输出腔镜。凸面输出镜输出TEM00 1080nm激光。整个光学耦合系统、晶体设计与温控装置和谐振腔体设计固定于10mm厚的硬铝型材上，各个部分均由安装在三维和五维精密调整架上，便于调整至同一光路上，硬铝型材的另外一个重要作用是起到TEC2的散热效果(附微型风扇)；在运用平-凸非稳定谐振腔进行实验获得稳定的激光输出后，首先对输出的激光谱线进行了测量(参见图3)以确定为1080nm的激光输出。在图3中，分别在激光阈值时(Pout＝0.1W)、低功率激光输出时(Pout＝0.5W)和较高功率激光输出时(Pout＝0.1W)的输出激光谱线进行了测量。同时，对激光光斑也进行了测量。当激光输出功率为2.1W时本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光二极管端面泵浦平凸非稳腔激光器，其特征在于设有光纤耦合输出的８０３ｎｍ连续激光二极管ＬＤ；耦合光纤，耦合光纤输入端接激光二极管的光纤耦合输出端；平面输入镜，平面输入镜的输入端接耦合光纤的输出端；带温控装置 的Ｎｄ∶ＹＡＰ激光晶体，激光晶体的输入端面接平面输入镜，带温控装置的Ｎｄ∶ＹＡＰ激光晶体和光学耦合系统固定于基座上；激光输出凸腔镜，设于Ｎｄ∶ＹＡＰ激光晶体的输出端，作为激光器的输出腔镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志平，许惠英，马沂，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]