一种新型的环行激光器制造技术

一种环行激光器，属半导体激光泵浦的固体激光器，包括泵浦光整形系统和光学谐振腔，泵浦光整形系统由非球面透镜１、１１和聚焦透镜２、１２组成，光学谐振腔由输入反射镜３、８组成，光学谐振腔内依次放有四分之一波片４、激光增益介质５、布儒斯特片９、激光增益介质６、四分之一波片７，激光增益介质５、６为长度与掺杂物质浓度分别为１ｍｍ和Ｎｄ～１ａｔ．％的、离轴４７°切割的正单轴激光晶体Ｎｄ∶ＹＶＯ↓［４］，激光增益介质５、６以ｃ轴方向相向方式放置，四分之一波片４、７的光轴均与激光增益介质５、６的ｃ轴所成平面，即主截面成４５°夹角，有结构简单、易于加工等优点，特别适于用来产生光强极为稳定的红外激光输出等领域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环行激光器，属半导体激光泵浦的固体激光器。
技术介绍

技术介绍
中，有一种激光二极管泵浦的单块非平面环行激光器，该激光器的环行谐振腔做在单块NdYAG激光晶体内，除输出耦合镜外，其它三个反射面利用内全反射。但是，该激光器对所用激光晶体的精度要求高，加工困难。另一种用分离元件组成的环行激光器，如四镜八字腔等。该激光器的缺点是体积庞大、结构复杂、难以对准和操作，光束瞄准稳定性欠佳。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术是推出一种环行激光器，该激光器对所用激光晶体的精度要求不高，易于加工，结构简单，体积小巧，易于对准和操作，光束瞄准稳定性好。本专利技术通过采用以下技术方案使上述技术问题得到解决一种环行激光器，包括泵浦光整形系统和光学谐振腔，其特征在于，泵浦光整形系统由非球面透镜1、11和聚焦透镜2、12组成，非球面透镜1、11和聚焦透镜2、12镀有增透膜@808nm，光学谐振腔由输入反射镜3、8组成，输入反射镜3、8是凹面镜，表面3b、8b的曲率半径为80mm，镀有增透膜@808nm、全反膜@1064nm，表面3a、8a镀有增透膜@808nm，光学谐振腔内依次放有四分之一波片4、激光增益介质5、布儒斯特片9、激光增益介质6、四分之一波片7，四分之一波片4、7的两表面均镀有增透膜@808nm & 1064nm，布儒斯特片9的表面9b镀有增透膜@1064nm，激光增益介质5、6为长度与掺杂物质浓度分别为1mm和Nd～1at.％的、离轴47°切割的正单轴激光晶体NdYVO4，表面5a和6b镀有增透膜@808nm & 1064nm，表面5b和6a镀有增透膜@1064nm，激光增益介质5、6以c轴方向相向方式放置，四分之一波片4、7的光轴均与激光增益介质5、6的c轴所成平面，即主截面成45°夹角。现结合附图说明本专利技术的工作原理。在图1中，两个激光二极管出射的泵浦光经非球面透镜1、11和聚焦透镜2、12入射到光学谐振腔内。泵浦光进入激光增益介质5、6，由于NdYVO4的双折射效应，产生的红外光的两个正交偏振分量在其内部以走离角ρ分离，走离角ρ可表示为ρ=Arctan(no2-ne2)tanθne2+no2tan2θ]]>其中，θ角为光束入射方向与激光晶体光轴的夹角，no和ne分别为寻常光和非常光在NdYVO4中的折射率。由上式知，当激光晶体NdYVO4的离轴切割的角度为47°时，红外光有最大走离角5.8°。在主截面内，由泵浦光产生的1064nm红外光中的寻常光，即偏振方向垂直于主截面的红外光继续沿着通光方向传播，在激光增益介质5中沿着路径②传播，在激光增益介质6中沿着路径④传播；产生的1064nm红外光中的非常光，即偏振方向平行于主截面的红外光发生走离，在激光增益介质5中沿着路径①传播，在激光增益介质6中沿着路径③传播。由于采用双向泵浦方式，所以光学谐振腔内激光增益介质5、6是等效(对称)的。现以激光增益介质5为例，说明红外光在光学谐振腔内逆时针方向环行。泵浦光入射到激光增益介质5上，产生的1064nm红外光中的寻常光，即偏振方向垂直于主截面的红外光继续沿着通光方向，即路径②传播，接着，入射到布儒斯特片9的表面9a，一小部分光被反射后由路径⑤输出，另外的红外光继续沿通光方向向前传播，接着，入射到激光增益介质6上，鉴于激光增益介质6的c轴方向正好与激光增益介质5的c轴方向相向，在激光增益介质5中的寻常光仍为寻常光，光的传播方向不变，沿路径④传播，寻常光出射后遇到四分之一波片7，偏振方向变为圆偏振，圆偏振光经输入反射镜8反射后再次通过四分之一波片7，其偏振变为平行于主截面方向入射到激光增益介质6内，即变为非常光。此非常光将不再按照原来寻常光的路线传播，而是偏离光学谐振腔的轴线，向上走离，沿路径③传播。接着，无损耗地通过布儒斯特片9后入射到激光增益介质5上，鉴于激光增益介质5的c轴方向正好与激光增益介质6的c轴方向相向，在激光增益介质6中的非常光仍为非常光，但此时，它向下走离，沿路径①传播。由于激光增益介质5与激光增益介质6的长度相同，非常光在激光增益介质5中向下的走离正好可以补偿它在激光增益介质6中向上的走离，使非常光在到达激光增益介质5另一面时能回到泵浦光的入射点。然后，遇到第二块四分之一波片4，经光学谐振腔中的输入反射镜3反射后，再次通过四分之一波片4，这样一次来回后，红外光变为偏振垂直于主截面的寻常光入射到激光增益介质5内，即回到原来的状态。可见，通过两块四分之一波片4、7，由泵浦光泵浦产生的红外光可以通过改变偏振态在光学谐振腔内朝逆时针方向环行。光学谐振腔内朝顺时针方向环行的情况与朝逆时针方向环行的情况基本相同，但红外光沿着路径⑥输出。在图2中，表面5b和6a镀有增透膜@808nm & 1064nm，表面5a和6b镀有增透膜@1064nm，激光增益介质5、6以c轴方向相背方式放置，红外光在光学谐振腔内的传播路径与图1所示的光学谐振腔内的大致相同，这里不再赘述。激光增益介质5与布儒斯特片9之间放有二分之一波片10，表面6a镀有增透膜@808nm & 1064nm，表面6b镀有增透膜@1064nm，激光增益介质5、6以c轴方向平行方式放置，二分之一波片10镀有增透膜@1064nm，二分之一波片10的光轴与激光增益介质5、6的c轴所成平面，即主截面成45°夹角。如图3所示。在图3中，两个激光二极管对光学谐振腔双向泵浦，泵浦光经由非球面透镜1、11和聚焦透镜2、12组成的整形系统后入射到光学谐振腔内。由于采用双向泵浦方式，所以光学谐振腔内激光增益介质5、6是等效(对称)的。现以激光增益介质5为例，说明红外光在光学谐振腔内逆时针方向环行。泵浦光入射到激光增益介质5上，产生的1064nm红外光中的寻常光，即偏振方向垂直于主截面的红外光继续沿着通光方向，即路径②传播，接着，入射到二分之一波片10上，红外光的偏振方向变为平行于主截面方向，无损耗地通过布儒斯特片9后入射到激光增益介质6上，鉴于激光增益介质6的c轴方向与激光增益介质5的c轴方向平行，经过二分之一波片10后改变为平行于主截面方向偏振的红外光，在激光增益介质6内将沿着非常光的路径，向上走离，即沿着路径④传播。此非常光出射后遇到四分之一波片7，偏振方向变为圆偏振，圆偏振的光经输入反射镜8反射后再次通过四分之一波片7，其偏振变为垂直于主截面方向入射到激光增益介质6内，即变为寻常光。此寻常光继续沿着通光方向，即路径③传播，接着，入射到布儒斯特片9的表面9a，一小部分光被反射后由路径⑥输出，另外的红外光继续沿通光方向向前传播。接着，再次入射到二分之一波片10上，红外光的偏振方向变为平行于主截面方向入射到激光增益介质5内，即变为非常光。此非常光将不再按照原来寻常光的路线传播，而是偏离光学谐振腔的轴线，向下走离，沿着路径①传播。由于激光增益介质5与激光增益介质6的长度相同，非常光在激光增益介质5中向下的走离正好可以补偿它在激光增益介质6中向上的走离，使非常光在到达激光增益介质5另一面时能回到泵浦光的入射点。然后，遇到第二块四分之一波片4，经输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环行激光器，包括泵浦光整形系统和光学谐振腔，其特征在于，泵浦光整形系统由非球面透镜（１）、（１１）和聚焦透镜（２）、（１２）组成，非球面透镜（１）、（１１）和聚焦透镜（２）、（１２）镀有增透膜＠８０８ｎｍ，光学谐振腔由输入反射镜（３）、（８）组成，输入反射镜（３）、（８）是凹面镜，表面（３ｂ）、（８ｂ）的曲率半径为８０ｍｍ，镀有增透膜＠８０８ｎｍ、全反膜＠１０６４ｎｍ，表面（３ａ）、（８ａ）镀有增透膜＠８０８ｎｍ，光学谐振腔内依次放有四分之一波片（４）、激光增益介质（５）、布儒斯特片（９）、激光增益介质（６）、四分之一波片（７），四分之一波片（４）、（７）的两表面均镀有增透膜＠８０８ｎｍ＆１０６４ｎｍ，布儒斯特片（９）的表面（９ｂ）镀有增透膜＠１０６４ｎｍ，激光增益介质（５）、（６）为长度与掺杂物质浓度分别为１ｍｍ和Ｎｄ～ｌａｔ．％的、离轴４７°切割的正单轴激光晶体Ｎｄ：ＹＶＯ↓［４］，表面（５ａ）和（６ｂ）镀有增透膜＠８０８ｎｍ＆１０６４ｎｍ，表面（５ｂ）和（６ａ）镀有增透膜＠１０６４ｎｍ，激光增益介质（５）、（６）以ｃ轴方向相向方式放置，四分之一波片（４）、（７）的光轴均与激光增益介质（５）、（６）的ｃ轴所成平面，即主截面成４５°夹角。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕萍，孙真荣，曾和平，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]