一种紧缩型折叠腔激光器制造技术

本实用新型专利技术涉及激光器领域，尤其涉及一种紧缩型折叠腔（ＴＦＲ）激光器结构。本实用新型专利技术的紧缩型折叠腔激光器，包括阵列半导体激光器的泵浦源，经过光纤准直镜耦合泵浦光进入激光增益介质片，激光介质片上下两侧均分布有膜层系，其外围还设置有反射腔镜和输出腔镜，谐振光光路在激光介质片内来回折叠，与外围的反射腔镜和输出腔镜一起构成折叠谐振腔结构。其中，所述的激光增益介质片的上侧胶合有与激光增益介质同基质的光学片，所述的上层的膜层系镀于该光学片外表面，所述的激光增益介质片的下侧镀下层的膜层系，并胶合有散热元件。本实用新型专利技术是一种结构简单合理，改善了激光增益介质片散热问题的紧缩型折叠腔（ＴＦＲ）激光器结构。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光器领域，尤其涉及一种紧縮型折叠腔(TFR)激光器结构。
技术介绍
紧縮型折叠腔(TFR)结构的激光器较大程度改善了大功率激光二极管泵浦固体 激光器的运行状况。这种TFR结构中TEMoo模在增益介质中的光路，其激活体积与泵浦光 束达到最佳匹配。TFR结构设计使TEMoo模运行达到很高效率，也提供了很高增益，允许激 光器在超过阈值功率下运行，并获得很短的Q开关脉冲，同时紧縮型折叠腔(TFR)也可以构 成光放大器提供高增益放大。 参见美国专利号为4， 894， 839的技术方案中，常见的TFR腔一般采用Nd:YAG， Nd:YLF晶体等激光材料，其TFR结构如图1所示，阵列LD通过光纤透镜耦合线状泵浦激光 增益介质薄片，激光增益介质薄片底部镀有泵浦光增透，振荡光高反的双色膜，顶部同样镀 有相同的双色膜，并在激光增益介质薄片顶部两侧放置激光腔镜。高反镜Ml和输出耦合镜 M2使激光束在激光增益介质的上下两个面之间来回反射，其下面的反射点正落在LD发射 区的中心位置上。振荡光在腔中呈Z字型传播，实现激光输出。这种泵浦几何给激发区域 和模体积提供了最好的交叠。但这种结构的泵浦区域中，激光增益介质散热通量有限，大功 率泵浦时， 热效应将更加严重，因而并未获得广泛应用。
技术实现思路
因此，为克服已有技术方案的不足，本技术提出一种具有改善激光增益介质 片散热问题的紧縮型折叠腔(TFR)激光器结构，以期获得更加广泛的应用。 本技术的技术方案是 本技术的紧縮型折叠腔激光器，包括阵列半导体激光器的泵浦源，经过光纤 准直镜耦合泵浦光进入激光增益介质片，激光介质片上下两侧均分布有膜层系，其外围还 设置有反射腔镜和输出腔镜，谐振光光路在激光介质片内来回折叠，与外围的反射腔镜和 输出腔镜一起构成折叠谐振腔结构。其中，所述的激光增益介质片的上侧胶合有与激光增 益介质同基质的光学片，所述的上层的膜层系镀于该光学片外表面，所述的激光增益介质 片的下侧镀下层的膜层系，并胶合有散热元件。 进一步的，所述的谐振腔内还可以设有调Q晶体、起偏器、倍频晶体或其他光学元 件。 进一步的，所述的阵列半导体激光器的泵浦源可以是单条大功率半导体激光器的 泵浦源，经过光学透镜和光纤准直镜的组合耦合泵浦光进入激光增益介质片。或者，所述的 阵列半导体激光器的泵浦源可以是光纤输出的其他泵浦光，经过光学透镜和光纤准直镜的 组合耦合泵浦光进入激光增益介质片。 结构一 所述的光学片是长方体结构(201B1)，其外表面(S2)上镀泵浦光增透膜 层和谐振光高反膜层，激光增益介质片(201A1)的下侧与散热元件(202)胶合面(SI)镀泵浦光和谐振光高反膜层，其余的下侧面(S4)镀泵浦光和谐振光增透膜层，所述的反射腔镜 (205A)和输出腔镜(205B)分别设置于激光增益介质片(201A1)的下方左右两侧。 结构二 所述的光学片是类长方体结构(201B2)，其右侧的垂直面上下削去棱角， 形成布儒斯特斜面窗口，其外表面(S2)上镀泵浦光增透膜层和谐振光高反膜层，其左侧 的垂直面(S3)镀泵浦光和谐振光高反膜层，激光增益介质片(201A2)的下侧与散热元件 (202)胶合面(S6)镀泵浦光和谐振光高反膜层，光学片的布儒斯特斜面窗口斜面(S5、 S6) 不镀膜层，所述的反射腔镜(205A)和输出腔镜(205B)分别设置于光学片(201B2)的右方 上下两侧。 本技术结构的另一种应用是构成被动调Q激光器放大器将所述的折叠谐振 腔内的反射腔镜和输出腔镜或者其他光学元件可以替代为光路单向输入的半导体激光器 (311)、光学耦合系统(312)和被动调Q微片激光器(313)。 本技术的技术方案采用超薄激光增益介质，且与高导热系数材料直接相触， 可有效地减弱热效应对激光输出的影响，从而可实现更有效高功率泵浦，同时可获高质量 TEM。。激光输出。因此本技术是一种结构简单合理，改善了激光增益介质片散热问题的 紧縮型折叠腔(TFR)激光器结构。附图说明图1是已有的TFR激光器结构示意图； 图2(a)是本技术的实施例1的结构示意图； 图2(b)是本技术的实施例2的结构示意图； 图2(c)是本技术的实施例3的结构示意图； 图3是本技术的结构构成被动调Q激光器放大器示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。实施例1 : 参阅图2(a)所示，其中，201A1为高掺杂浓度激光增益介质薄片或超薄片，201B1 为与激光增益介质薄片201A1相同基质但未掺杂激活离子材料的光学晶体片，所述的光学 片201B1是长方体结构，202为高导热系数固体材料或散热管道内通流动的液体、气体等构 成的散热元件，203为阵列半导体激光器，204为光纤准直棒，205A、205B为激光腔片，206、 207为调Q晶体、起偏器或倍频晶体等光学元件。激光增益介质薄片201A1与光学晶体片 201B1通过深化光胶方式结为一体。激光增益介质片201A1的下侧与散热元件202胶合 面Sl镀对基波光和泵浦光高反的膜，它在线聚焦垂直方向仅覆盖泵浦光泵浦区域，光学片 201B1的外表面S2上镀对泵浦光增透、对基波光高反的膜层。阵列半导体激光器(LD)203 线状高功率泵浦超薄激光增益介质片201Al。腔镜205A、腔镜205B的设置使激光束在增益 介质的上下两个面之间来回反射，其反射点正落在阵列半导体激光器203发射区的中心位 置上，产生的振荡光以Z字型在光路中传播，激光增益介质片201A1产生的热量通过与其接 触的高热导材料的散热元件202迅速带走，从而实现高功率泵浦。本实施例结构中，腔镜 205A、205B及光学元件206、207设置在激光增益介质薄片201A1的下端，谐振腔呈"A "型结构。激光增益介质薄片201A1的泵浦光入射端面仅在部分区域覆盖激光腔膜层S1，其余 边缘S4区域则对泵浦光及振荡光增透。阵列LD203通过光纤准直棒204耦合后泵浦激光 增益介质薄片201A1，产生的振荡光在腔中呈Z字型传播，实现激光输出。利用高效的散热 元件202可将激光增益介质薄片201A1产生的热量快速导走，获得稳定的高功率激光输出。 实施例2: 参阅图2(b)所示，其结构类似于图2(a)所示的实施例l，不同的是所述的光学片 201B2是类长方体结构，其右侧的垂直面上下削去棱角，形成布儒斯特斜面窗口 ，其外表面 S2上镀泵浦光增透膜层和谐振光高反膜层，其左侧的垂直面S3镀泵浦光和谐振光高反膜 层，激光增益介质片201A1的下侧与散热元件202胶合面S6镀泵浦光和谐振光高反膜层， 光学片的布儒斯特斜面窗口斜面S5、 S6不镀膜层，所述的反射腔镜205A和输出腔镜205B 分别设置于光学片201B1的右方上下两侧。本实施例的结构中光学元件206、207设置在激 光增益介质薄片201A2的右端，谐振腔呈"〈"型结构。光学片201B2直接利用全内反射传 播，此时激光增益介质薄片201A2与散热元件202有更大的接触面积，可达到更好的散热效 果。 实施例3 : 参阅图2(c)所示，其结构类似于图2(b)所示的实施例2，不同的是采用光纤输 出激光光源203A，亦可采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧缩型折叠腔激光器，包括阵列半导体激光器的泵浦源，经过光纤准直镜耦合泵浦光进入激光增益介质片，激光介质片上下两侧均分布有膜层系，其外围还设置有反射腔镜和输出腔镜，谐振光光路在激光介质片内来回折叠，与外围的反射腔镜和输出腔镜一起构成折叠谐振腔结构，其特征在于：所述的激光增益介质片的上侧胶合有与激光增益介质同基质的光学片，所述的上层的膜层系镀于该光学片外表面，所述的激光增益介质片的下侧镀下层的膜层系，并胶合有散热元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴砺，凌吉武，杨建阳，陈燕平，贺坤，陈卫民，
申请(专利权)人：福州高意通讯有限公司，
类型：实用新型
国别省市：35[中国|福建]