脉冲激光器制造技术

本申请公开了脉冲激光器。脉冲激光器包括泵浦源、沿着泵浦源的光轴依次排列设置的耦合透镜组、输入镜、增益介质、损耗控制装置

【技术实现步骤摘要】
脉冲激光器


[0001]本申请涉及激光
，特别是涉及脉冲激光器。

技术介绍

[0002]近年来，激光因其拥有良好的方向性、相干性及高亮度等特点而被广泛应用于通信、加工、医疗与测绘等领域。相关技术中，一些脉冲激光器通过腔外光学频率变换，能够获得脉冲基频光的二次谐波、三次谐波或者四次谐波的激光输出。但目前脉冲激光器所产生的基频激光的束腰位置多位于脉冲激光器的输出镜处或者位于谐振腔内，基频激光的束腰位置距谐波晶体较远，脉冲激光器的频率变换转换效率偏低。

技术实现思路

[0003]本申请的实施例提供脉冲激光器，能够提高脉冲激光器的频率变换转换效率。
[0004]本申请实施例提供脉冲激光器。脉冲激光器包括泵浦源，沿着泵浦源的光轴依次排列设置的耦合透镜组、输入镜、增益介质、损耗控制装置、输出镜以及至少一个谐波晶体。其中，输出镜包括本体部以及朝向输入镜设置的凸起部，输入镜与凸起部构成谐振腔，谐振腔内产生的激光的至少一个束腰位置在输出镜作用下位于谐振腔外。
[0005]本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，一方面，凸起部靠近输入镜的表面为凸面，该凸面与输入镜所构成的谐振腔可以改善激光在谐振腔的传播，使谐振腔具有稳定的激光模式。另一方面，本体部与凸起部配合使输出镜形成了透镜，输出镜能够对基频激光的传播进行干涉。在基频激光自谐振腔通过输出镜输出后，能够使基频激光的束腰位置位于谐振腔外，并靠近谐波晶体。如此，由于谐波晶体进行频率转换的是基频激光传播过程中具有较高功率密度的束腰部分，所以能够提高脉冲激光器的频率变换转换效率。
附图说明
[0006]图1是本申请脉冲激光器一实施例的结构示意图；
[0007]图2是图1所示脉冲激光器中输出镜第一实施方式的结构示意图；
[0008]图3是图1所示脉冲激光器中输出镜第二实施方式的结构示意图；
[0009]图4是图1所示脉冲激光器中输出镜第三实施方式的结构示意图。
具体实施方式
[0010]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0011]本申请专利技术人在研究过程中发现，近年来，激光因其拥有良好的方向性、相干性及高亮度等特点而被广泛应用于通信、加工、医疗与测绘等领域。相关技术中，一些脉冲激光
器通过谐振腔外的谐波晶体进行光学频率变换，能够获得脉冲基频光的二次谐波、三次谐波或者四次谐波的激光输出。其中，脉冲激光器的光学频率转换效率与基频光的功率密度、功率密度的平方或者功率密度的三次方呈正比。也即，谐波晶体处的基频光功率密度越高则脉冲激光器的光学频率转换效率越高。并且谐波晶体具有一定的接收角范围，也要求基频光的发散角尽可能小。脉冲激光器基频激光的束腰处具有较小的光束直径，具有较高的基频激光功率密度，并且束腰附近的瑞利长度内有近似平行的光束。但目前脉冲激光器所产生的激光的束腰位置多位于脉冲激光器的输出镜处或者位于谐振腔内，激光的束腰位置距谐波晶体较远，脉冲激光器的频率变换转换效率偏低。在一些脉冲激光器中，也会采用在谐振腔外设置多个光学元件组合的方式将激光的束腰进行位移，但多个光学元件的组合增加了脉冲激光器的尺寸和结构的复杂性，会导致成本的上升。为了改善上述技术问题，本申请可以提供以下实施例。
[0012]参阅图1和图2，本申请实施例提供一种脉冲激光器1。脉冲激光器1包括泵浦源10、沿着泵浦源10的光轴依次排列设置的耦合透镜组20、输入镜30、增益介质40、损耗控制装置50、输出镜60以及至少一个谐波晶体70。其中，输出镜60包括本体部61以及朝向输入镜30设置的凸起部62，输入镜30与凸起部62构成谐振腔80，谐振腔80内产生的激光的至少一个束腰位置在输出镜60作用下位于谐振腔80外。
[0013]具体而言，泵浦源10能够发射具有预设功率和预设波长的泵浦光，泵浦光能够对增益介质40进行激励，将激活粒子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转。可选地，根据增益介质40和脉冲激光器1运转条件的不同，泵浦源10也可以采取与上述不同的激励方式和激励装置。例如气体放电激励、化学激励或者核能激励。在一实施例中，泵浦源10为光纤耦合输出半导体激光器、快轴压缩单管半导体激光器或者半导体激光器列阵。可选地，泵浦源10输出功率为20
‑
40W，泵浦源输出的光线的波长为700
‑
900nm。例如，泵浦源10可以选择采用808nm的30W光纤耦合输出半导体激光器，输出光纤芯径为200微米，N.A为0.22。
[0014]耦合透镜组20能够与泵浦源10组合成泵浦系统，耦合透镜组20能够将泵浦光进行聚焦，从而使其能够传输进入到谐振腔80中，并与增益介质40作用。在一实施例中，耦合透镜组20为两个凸面相对放置的平凸镜，焦距分别为10mm和30mm。
[0015]输入镜30能够供耦合透镜组20作用后的光束通过，从而使其进入到谐振腔80中。输入镜30还能够阻止谐振腔80内的基频光穿出，从而减少基频光从谐振腔80内的泄漏，并使基频光能够在谐振腔80内谐振。换言之，泵浦光可以从靠近泵浦源10的一面通过输入镜30以及输入镜30靠近增益介质40的一面进入到谐振腔80内，并且不允许谐振腔80内的基频光从输入镜30靠近增益介质40的一面通过。在一实施例中，输入镜30朝向泵浦源10的一面覆盖有增透膜，输入镜30朝向输出镜60的一面层叠覆盖有增透膜和反射膜。例如，输入镜30为双平面镜，输入镜30朝向泵浦源10的平面制备808nm增透膜，输入镜30朝向输出镜60的平面制备808nm增透膜和1064nm高反的多层介质膜。增透膜能够便于泵浦光入射到谐振腔80内，高反多层介质膜能够减少基频光从谐振腔80反向输出。
[0016]增益介质40(或者激光增益媒质)，能够用来实现粒子数反转并产生基频激光，是一种受激辐射放大作用的物质体系，增益介质40可以是固体，例如晶体或者玻璃。增益介质40可以是气体，例如原子气体、离子气体或者分子气体。增益介质40也可以是半导体和液体等媒质。增益介质40能够在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并在整
个激光发射作用过程中有效地保持上述的粒子数反转。
[0017]在一实施例中，增益介质40为Nd：YAG晶体、Nd：YVO4晶体、Nd：GdVO4晶体、Nd：YLF晶体、Yb：YAG晶体或者陶瓷Nd：YAG中的任意一种。可选地，增益介质40可以采用Nd：YAG晶体。增益介质40的长度为10
‑
15mm，掺杂浓度为0.1％
‑
2％。例如，增益介质40长度为12mm，掺杂浓度0.8％，可以设置3mm的方形通光口径，在增益介质40上设置808nm和1064nm的双波长增透膜。
[0018]参阅图1，在增益介本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光器，其特征在于，包括：泵浦源、沿着所述泵浦源的光轴依次排列设置的耦合透镜组、输入镜、增益介质、损耗控制装置、输出镜以及至少一个谐波晶体；其中，所述输出镜包括本体部以及朝向所述输入镜设置的凸起部，所述输入镜与所述凸起部构成谐振腔，所述损耗控制装置用于调整所述谐振腔的品质因数；所述谐振腔内产生的激光的至少一个束腰位置在所述输出镜作用下位于所述谐振腔外。2.根据权利要求1所述的脉冲激光器，其特征在于：所述输入镜朝向所述泵浦源的一面覆盖有增透膜，所述输入镜朝向所述输出镜的一面层叠覆盖有增透膜和反射膜，所述输出镜的所述凸起部朝向所述输入镜的一面覆盖有部分反射膜，所述输出镜的所述本体部朝向所述谐波晶体的一面覆盖有增透膜。3.根据权利要求1所述的脉冲激光器，其特征在于：所述损耗控制装置为声光主动Q开关、电光主动Q开关或者可饱和吸收体被动Q开关中的任意一种。4.根据权利要求1所述的脉冲激光器，其特征在于：所述增益介质为Nd：YAG晶体、Nd：YVO4晶体、Nd：GdVO4晶体、Nd：YLF晶体、Yb：YAG晶体或者陶瓷Nd：YAG中的任意一种。5.根据权利要求1所述的脉冲激光器，其特征在于：所述输出镜远离所述输入镜的一侧设置有第一谐波晶体和第二谐波晶体，所述第一谐波晶体是二次谐波晶体，所述第二谐波晶体是三次谐波晶体或者四次谐波晶体中的任意一种。6.根据权利要求5所述的脉冲激光器，其特征在于：所述二次谐波晶体为KTP晶体、LBO晶体、BiBO晶体、BBO晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀慧明，王军营，
申请(专利权)人：深圳联品激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：