一种热稳区可调的非稳腔激光器及其方法技术

本发明专利技术提供了一种热稳区可调的非稳腔激光器及其方法，包括依次设置的反射镜、第一侧泵模块、4f成像系统、旋光片、第二侧泵模块、起偏器、调Q模块、可调孔洞和输出镜；反射镜和第一侧泵模块的距离可调；4f成像系统包括两个同轴设置的凸面透镜，所述凸面透镜之间的距离可调；通过调整反射镜和第一侧泵模块的距离，粗调热稳区的位置，通过调整两个凸面透镜之间的距离，细调热稳区的位置。本发明专利技术能够实现精确调节热稳区位置，所形成的激光谐振腔，可以通过热稳区的优化获得大功率的基模输出。过热稳区的优化获得大功率的基模输出。过热稳区的优化获得大功率的基模输出。

【技术实现步骤摘要】
一种热稳区可调的非稳腔激光器及其方法


[0001]本专利技术属于高功率固体激光
，具体涉及一种热稳区可调的非稳腔激光器及其方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]高功率、高光束质量的近红外激光源已广泛应用于工业加工、激光医学、激光测距等领域。特别是具有线偏振输出的激光源是非线性频率变换的理想泵浦源，常用来产生中红外、绿光、紫外和深紫外激光。
[0004]作为典型代表，二极管侧面泵浦Nd:YAG激光器具有结构简单、稳定性好、成本低等优点，使用封装的激光头模块很容易实现100瓦甚至千瓦的输出功率。
[0005]遗憾的是，在高功率泵浦条件下，Nd:YAG棒的热效应将导致严重的热致双折射和热退偏效应，严重阻碍了激光功率和亮度的提高。特别是当偏振器插入谐振器时，高阶模式现象变得更加明显。因此，产生高功率线偏振TEM
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模激光器已成为研究热点。
[0006]据专利技术人了解，目前常用的技术方案就是设计大基模体积的非稳腔激光器，当参数满足一定条件时，这种激光器的基模参数会在特定的高功率泵浦范围内保持不变或变化甚缓，这就是非稳定腔型设计的基本思想。然而传统的非稳腔设计，一旦腔型搭建成功，其热稳定区间就已经固定，只能通过改变泵浦功率大小来匹配激光谐振腔的稳定区间。并且这类非稳腔热稳定区间相对较小，由于不能灵活移动热稳区位置，这对腔型的热稳区优化带来了很大困难。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种热稳区可调的非稳腔激光器及其方法，本专利技术能够实现精确调节热稳区位置，所形成的激光谐振腔，可以通过热稳区的优化获得大功率的基模输出。
[0008]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种热稳区可调的非稳腔激光器，包括依次设置的反射镜、第一侧泵模块、4f成像系统、旋光片、第二侧泵模块、起偏器、调Q模块、可调孔洞和输出镜；
[0010]所述反射镜和第一侧泵模块的距离可调；
[0011]所述4f成像系统包括两个同轴设置的凸面透镜，所述凸面透镜之间的距离可调；
[0012]通过调整反射镜和第一侧泵模块的距离，粗调热稳区的位置，通过调整两个凸面透镜之间的距离，细调热稳区的位置。
[0013]作为可选择的实施方式，所述反射镜设置于第一位移台上，通过调整第一位移台的位置，移动所述反射镜的位置。
[0014]作为可选择的实施方式，靠近第一侧泵模块的凸面透镜设置于第二位移台上，通
过调整第二位移台的位置，移动所述凸面透镜的位置。
[0015]作为可选择的实施方式，所述第一侧泵模块和第二侧泵模块均为Nd:YAG侧泵模块。
[0016]作为进一步的限定，所述第一侧泵模块和第二侧泵模块为激光二极管阵列以三重对称几何结构的侧面泵浦。
[0017]作为可选择的实施方式，所述第一侧泵模块和第二侧泵模块连接有冷水机，温度在设定范围内可调。
[0018]作为可选择的实施方式，所述旋光片为90
°
石英旋光片，旋光片和4f成像系统用以实现完全的热致双折射补偿。
[0019]作为可选择的实施方式，所述凸面透镜的焦距一致。
[0020]作为可选择的实施方式，所述起偏器为石英布儒斯特片。
[0021]作为可选择的实施方式，所述调Q模块和可调孔洞之间设置有反射镜，用以折叠光路。
[0022]作为可选择的实施方式，所述可调孔洞的孔径直径大小在设定范围内可调。
[0023]基于上述非稳腔激光器的工作方法，包括：
[0024]通过调整反射镜和第一侧泵模块的距离，粗略设置热稳区的位置，通过调整两个凸面透镜之间的距离，精确调整热稳区的位置。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术通过巧妙的结构设计，可以通过调整反射镜和第一侧泵模块的距离，粗略设置热稳区的位置，通过调整两个凸面透镜之间的距离，精确调整热稳区的位置；相较于调节泵浦功率或改变激光晶体吸收区的吸收特性来实现调节的方式，操作简便、具有较高的适用性和灵活性。
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0028]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0029]图1为本实施例的热稳区可调的非稳腔激光器示意图；
[0030]图2为本实施例的热稳区移动理论模拟结果；
[0031]图3为平均输出功率随泵浦功率变化关系图，插图为输出光谱；
[0032]图4为最高输出功率时光斑形状示意图；
[0033]图5为本实施例的脉冲串示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0035]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0036]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0037]如图1所示，热稳区可调的非稳腔激光器，包括依次设置的平面反射镜1、(Nd:YAG#1)2、4f成像系统、90
°
石英旋光片5、(Nd:YAG#2)6、石英布儒斯特片7、声光调Q开关8、平面反射镜9、圆形可变小孔10和输出镜11。
[0038]具体的，在本实施例中，1是1064nm平面反射镜，11是1064nm透射率为30％的平面输出镜。2(Nd:YAG#1)和6(Nd:YAG#2)是两个标准Nd:YAG侧泵模块，在本实施例中，由808nm激光二极管阵列(LDA)以三重对称几何结构侧面泵浦。
[0039]在本实施例中，Nd:YAG棒的尺寸均为Φ5mm
×
130mm，掺杂浓度均为0.6at.％，分别由两台激光冷水机冷却，温度在20℃～30℃可调。在两个相同的侧泵模块之间放置一个90
°
石英旋光片(或称为旋光器)5和一个4f成像系统，以实现完全的热致双折射补偿。
[0040]在本实施例中，4f成像系统由两个焦距为75mm的凸面薄透镜3和4组成。考虑到旋光片的厚度为14.4mm，4f成像系统的参数可推导如下
[0041]d1＝2f
[0042][0043][0044]其中d1＝150mm是焦距为f的两个凸面薄透镜3和4之间的距离，d2＝39.29mm是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热稳区可调的非稳腔激光器，其特征是，包括依次设置的反射镜、第一侧泵模块、4f成像系统、旋光片、第二侧泵模块、起偏器、调Q模块、可调孔洞和输出镜；所述反射镜和第一侧泵模块的距离可调；所述4f成像系统包括两个同轴设置的凸面透镜，所述凸面透镜之间的距离可调；通过调整反射镜和第一侧泵模块的距离，粗调热稳区的位置，通过调整两个凸面透镜之间的距离，细调热稳区的位置。2.如权利要求1所述的一种热稳区可调的非稳腔激光器，其特征是，所述反射镜设置于第一位移台上，通过调整第一位移台的位置，移动所述反射镜的位置。3.如权利要求1所述的一种热稳区可调的非稳腔激光器，其特征是，靠近第一侧泵模块的凸面透镜设置于第二位移台上，通过调整第二位移台的位置，移动所述凸面透镜的位置。4.如权利要求1所述的一种热稳区可调的非稳腔激光器，其特征是，所述第一侧泵模块和第二侧泵模块均为Nd:YAG侧泵模块；或，所述第一侧泵模块和第二侧泵模块为激光二极管阵列以三重对称几何结构的侧面泵浦；或，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞进田，郭磊，吕国瑞，孙晓泉，徐海萍，孔辉，温佳起，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：