LD对称侧泵模块以及激光器制造技术

本发明专利技术公开一种LD对称侧泵模块以及激光器，所述LD对称侧泵模块包括沿着第一方向首尾布置的第一、第二板条晶体，两个板条晶体沿着第一方向的两端为对称倾斜斜面，且两个板条晶体一正一反交错同轴布置；以及对第一、第二板条晶体较宽的底面进行泵浦的第一LD阵列和第二LD阵列。将LD对称侧泵模块应用于激光器时，由于LD对称侧泵模块采用两个焊接方向相反的板条晶体，在激光器腔内实现调Q动态光振荡时，晶体内部应力双折射导致的温度梯度方向相反，即可实现一定程度的补偿，使得激光在晶体内部的“之”字形全反射光路不受或减少受焊接的影响，解决了由于焊接产生的应力造成的对光束质量的恶化的问题，从而提高激光器输出激光的整体光束质量。体光束质量。体光束质量。

【技术实现步骤摘要】
LD对称侧泵模块以及激光器


[0001]本专利技术涉及激光二极管泵浦全固态激光
，特别涉及一种LD对称侧泵模块以及激光器。

技术介绍

[0002]在激光半主动寻的制导领域，机载光电吊舱需要对远程目标进行测距和照射，由于传输距离远，近红外激光在经过大气往返传输后功率大幅度衰减，因此目前国内对150mJ量级的大能量激光测照器提出了新需求，实现大能量高光束质量激光输出成为当前的重要研究方向。
[0003]激光测照器光源通常是采用全固态激光器，实现150mJ以上量级的大能量输出时，目前较为成熟的技术路线是采用LD端泵方案，但是端泵方案单棒不放大难以实现高光束质量的大能量激光输出，因此通常情况下需要通过振荡级和放大级将激光能量提高，才能维持较好的光束质量。但是从小型化设计的角度，放大级的泵浦模块、温控散热模块和驱动电路会增大激光测照器整机的体积、重量以及功耗，且对放大级的泵浦模块泵浦均匀性要求很高，如果均匀性未能设计好，放大后激光光束质量会恶化，束散角将成倍增大。
[0004]另一成熟的技术路线是采用LD侧泵方案，主要有侧泵圆柱状晶体棒和侧泵板条状晶体两种技术路线。对于采用晶体棒的方案，由于晶体温度梯度引起的热透镜在150mJ级大能量下更为严重，通常造成激光束散角大，且光斑抖动较大，尤其在20Hz下激光能量容易下降。而对于采用LD侧泵板条晶体的方案，由于谐振腔设计和晶体焊接后存在热致双折射、热透镜等热效应问题，限制了激光能量的提高，或者能量可以调到较大的值，但光束质量差或束散角大。所以，目前侧泵晶体棒或侧泵板条晶体方案的最突出问题是晶体存在的热效应问题，其导致激光器在满足150mJ量级能量输出的情况下无法实现相对较小的束散角输出。虽然可以通过增加扩束倍数，即通过增大发射镜头口径的方法进行扩束准直实现相对小的束散角输出，但是都将增大整机体积和重量，不适用于某些对尺寸和重量要求严苛的机载平台。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中采用LD侧泵的激光器存在的在大能量输出的情况下，无法同时兼顾较小束散角和整机小型化的问题，本专利技术提供了一种LD对称侧泵模块以及激光器，其通过对两个焊接方向相反的板条晶体两侧进行对称泵浦，使得板条晶体焊接应力导致的温度梯度方向相反，补偿应力对晶体内部全反射光路的偏移量，可解决热致双折射和热透镜等热效应问题，减小竖直方向激光束散角，提高激光光束质量。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供了一种LD对称侧泵模块，包括：
[0008]沿着第一方向首尾布置的第一板条晶体和第二板条晶体，两个所述板条晶体沿着第一方向的两端为对称倾斜斜面，且所述第一板条晶体和第二板条晶体一正一反交错同轴
布置；
[0009]所述第一板条晶体和第二板条晶体较宽的底面内侧镀有减反膜，较窄的底面内侧依次镀有抑制倏逝波膜和高反膜，较窄的底面外侧镀有金膜；
[0010]对所述第一板条晶体较宽的底面进行泵浦的若干第一LD阵列和对所述第二板条晶体较宽的底面进行泵浦的若干第二LD阵列。
[0011]优选地，所述第一LD阵列和第二LD阵列结构相同，均采用793nm～808nm范围内多种中心波长的LD巴条混合排列，形成宽光谱LD阵列，所述LD巴条慢轴沿第一方向采用对称结构进行排列。
[0012]优选地，所述LD巴条沿慢轴方向分3组排列，每组6个巴条，分别采用中心波长为793nm、796nm、799nm、802nm、805nm和808nm顺序排列。
[0013]优选地，所述第一板条晶体和第二板条晶体采用Nd:YAG晶体作为增益介质。
[0014]第二方面，本申请还提供了一种激光器，包括上述LD对称侧泵模块，所述激光器沿着光路依次分布有全反棱镜、楔镜组、电光调Q晶体、1/4波片、转折棱镜、偏振片、LD对称侧泵模块和VRM输出镜，所述LD对称侧泵模块设有LD阵列散热器；
[0015]所述全反棱镜、楔镜组、电光调Q晶体、1/4波片形成第一光路，所述偏振片、LD对称侧泵模块和VRM输出镜形成第二光路，所述第一光路与第二光路之间通过转折棱镜折叠光路。
[0016]优选地，所述全反棱镜为Porro全反棱镜，其入射面镀1064nm减反膜。
[0017]优选地，所述楔镜组由2片同为楔角为30
′
或同为15
′
的楔形镜组成。
[0018]优选地，所述转折棱镜选择角锥棱镜。
[0019]优选地，所述偏振片设计为竖直方向按照布鲁斯特角放置，镜座设计为可旋转结构。
[0020]本专利技术相比现有技术，具有如下有益效果：
[0021](1)由于LD对称侧泵模块采用两个LD泵浦源，不仅可以提高泵浦功率，实现150mJ量级的激光输出，而且，由于两个晶体焊接方向相反，在激光器腔内实现调Q动态光振荡时，尤其在20Hz重复频率下，晶体内部应力双折射导致的温度梯度方向相反，即可实现一定程度的补偿，使得激光在晶体内部的“之”字形全反射光路不受或减少受焊接的影响，解决了由于焊接产生的应力造成的对光束质量的恶化的问题，从而提高激光器输出激光的整体光束质量。
[0022](2)由于采用两块Nd:YAG板条晶体实现了温度梯度的补偿，使得晶体焊接产生的应力对激光光斑的影响减小，可降低对板条晶体加工精度和晶体焊接工艺的要求，从而减少晶体的成本。常规LD侧泵单块板条晶体，由于晶体焊接产生的应力对激光光斑影响大，不仅要严格控制焊接工艺，还需要采用高加工精度、高要求镀膜的板条晶体(比如底角切割角误差不得超过30角秒，上下底面平行度不大于15角秒，横截面尺寸误差不得超过0.02mm)，仅晶体成本将增加1～2倍。
[0023](3)全反棱镜采用Porro全反棱镜，具有抗振动和耐高低温优势，有利于20Hz重复频率下激光能量的稳定输出。
[0024](4)转折棱镜采用角锥棱镜，腔内光路在微小抖动时不致于出现失谐而导致能量下降或光束质量变差，具有温度不敏感的优势。
附图说明
[0025]图1为一种LD对称侧泵模块的结构示意图；
[0026]图2为LD阵列的立体结构示意图；
[0027]图3为LD阵列的俯视结构示意图；
[0028]图4为采用图1所示LD对称侧泵模块的激光器谐振腔原理图；
[0029]图5为图4所示激光器的结构示意图。
[0030]图中标记说明：1
‑
全反棱镜，2
‑
楔镜组，3
‑
电光调Q晶体，4
‑
1/4波片，5
‑
转折棱镜，6
‑
偏振片，7
‑
LD对称侧泵模块，71
‑
第一板条晶体，72
‑
第二板条晶体，73
‑
第一LD阵列，731
‑
巴条，74
‑
第二LD阵列，75
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LD对称侧泵模块，其特征在于，包括：沿着第一方向首尾布置的第一板条晶体和第二板条晶体，两个所述板条晶体沿着第一方向的两端为对称倾斜斜面，且所述第一板条晶体和第二板条晶体一正一反交错同轴布置；所述第一板条晶体和第二板条晶体较宽的底面内侧镀有减反膜，较窄的底面内侧依次镀有抑制倏逝波膜和高反膜，较窄的底面外侧镀有金膜；对所述第一板条晶体较宽的底面进行泵浦的若干第一LD阵列和对所述第二板条晶体较宽的底面进行泵浦的若干第二LD阵列。2.根据权利要求1所述的LD对称侧泵模块，其特征在于，所述第一LD阵列和第二LD阵列结构相同，均采用793nm～808nm范围内多种中心波长的LD巴条混合排列，形成宽光谱LD阵列，所述LD巴条慢轴沿第一方向采用对称结构进行排列。3.根据权利要求2所述的LD对称侧泵模块，其特征在于，所述LD巴条沿慢轴方向分3组排列，每组6个巴条，分别采用中心波长为793nm、796nm、799nm、802nm、805nm和808nm顺序排列。4.根据权利要求1所述的LD对称侧泵模块，其特征在于，所述第一板条晶体和第二板条晶体均采用Nd:YAG晶体作为增益介质。5.一种激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴权，姜明，李洪威，宋志胜，
申请(专利权)人：北京中星时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：