直线腔大功率全固态激光器制造技术

本发明专利技术涉及激光器技术领域，尤其是指一种直线腔大功率全固态激光器，包括呈直线从左到右依次布设置的输出镜、ＫＴＰ晶体、谐波镜、侧泵模块、Ｑ开关及后腔镜，所述侧泵模块包括侧面泵浦和激光晶体，该侧面泵浦为固态半导体二极管激光器，所述激光晶体为Ｎｄ：ＹＡＧ晶体；所述谐波镜的膜层设置于所述Ｎｄ：ＹＡＧ晶体的左端面，输出镜的膜层设置于ＫＴＰ晶体的左端面。本发明专利技术大大提高了激光的光束质量和输出功率，效率高、寿命长、可靠性高，可应用于高精度的半导体与太阳能电池等激光加工领域及激光娱乐领域，大大满足了生产加工使用的需求，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器
，尤其是指一种直线腔大功率全固态激光器。
技术介绍
激光二极管(LD)泵浦技术的兴起，使最早出现并已有近四十年发展史的固体激光 器重新焕发出勃勃生机。高效、大功率的全固态激光器(DPL)是激光领域最重要的前沿课题之一，它兼备了 半导体激光器和灯泵固体激光器的双重优点，具有体积小、效率高、稳定性好和寿命长等性 能，成为近年来激光学科的重点发展方向之一，在科研、医疗、通讯和大屏幕彩色显示、工业 加工、军事等领域有着广阔的应用前景并且有很大的市场潜力。高功率全固态激光在物理学、化学、材料科学、生命科学、环境科学、能源科学等国 民经济、前沿科学研究方面具有重要应用；在激光雷达、光电对抗等国家安全领域更有重大 的应用潜力。为突破全固态激光器高功率化的发展瓶颈，解决全固态高功率激光的核心科 学问题一“三高”(即高功率、高光束质量和高转换效率)，迫切需要结合高平均功率、高峰功 率等激光实验系统，开展激光材料、原理方案、关键技术等方面的基础研究，进一步发展光 束时间、空间、频谱的控制技术。国家“激光高技术及产业化”重大专项计划，鼓励国内在高功率激光设计理论、单 元技术和系统研制方面具有优势的研究机构，开展高功率固体激光技术与应用的创新研目前，大功率全固态激光器激光晶体主要有KTP晶体和LBO晶体，由于使用KTP晶 体较难调试激光，市场上大功率全固态激光器主要使用LBO晶体。由LBO晶体的属性决定 了激光腔体只能为折叠腔结构。由于折叠腔的腔体结构较长，激光透过的光学镜片较多，损 失的功率较大，光转换效率低。清华大学电子工程系梁喆等发表了文章《声光调Q全固态绿光激光器中的双控驱 动电路》，研制出新型声光驱动器，能够同步控制声光Q开关和LD抽运源的工作时间，并具 有IOW以上的输出功率及15ns (1个声光驱动射频周期)内的调Q开关时间。应用该驱动 器的全固态调Q绿光激光器的能耗减少50%以上，温升减少10°C以上，热稳定时间减少到 22%，用IW的LD抽运，得到了脉宽14. 5ns、峰值功率IkW的无寄生脉冲绿激光输出。西北大学物理学系解慧明等发表了文章《双端抽运双Nd :YV04连续绿光激光器》， 为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率，设计并使用了 双端抽运双Nd :YV04绿光激光器。通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩 阵，分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响，设计了双端抽运双激光晶体 折叠腔。在双端抽运双Nd :YV04绿光激光器系统中，LBO晶体采用了 I类非临界相位匹配 腔内倍频方式，当抽运光功率为26. 56W时，获得了 5. 5W的稳定连续绿光输出，其光-光 转换效率为20. %。结果同时表明，在谐振腔内插入双激光增益介质，不仅可以提高激光 器的光-光转换效率，而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性。然而，KTP晶体的热效应以及声光Q开关关不住门从而大大限制了高功率绿光的 输出，特别是在腔内倍频的谐振腔内，功率密度特别高，虽然这可以提高倍频效率，但是过 高的功率密度导致倍频晶体更显著的热效应，致使倍频晶体相位失配，大大降低了倍频效 率；另一方面，声光Q开关关不断导致光外泄，降低效率。因此，现有的激光器的输出功率 做到30W以内，难以满足生产加工使用的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种光束质量好、输出功率大、效率高、寿命长的 直线腔大功率全固态激光器。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种直线腔大功率全固态激 光器，包括输出镜、KTP晶体、谐波镜、侧泵模块、Q开关及后腔镜，所述输出镜、KTP晶体、谐 波镜、侧泵模块、Q开关及后腔镜呈直线从左到右依次布置；所述侧泵模块包括侧面泵浦和 激光晶体，该侧面泵浦为固态半导体二极管激光器，所述激光晶体为Nd =YAG晶体；所述谐 波镜的膜层设置于所述侧泵模块的Nd :YAG晶体的左端面，输出镜的膜层设置于KTP晶体的 左端面。其中，所述后腔镜的左侧面的镀膜指标为HR@1064nm，后腔镜的右侧面的镀膜指标 为 AR@1064nm。其中，所述Q开关的左侧面的镀膜指标为AR@1064nm，Q开关的右侧面的镀膜指标 为 AR@1064nm。其中，所述侧泵模块的Nd =YAG晶体的左侧面的镀膜指标为AR@1064nm和 HRi532nm, Nd =YAG晶体的右侧面的镀膜指标为AR@1064nm。其中，所述KTP晶体的左侧面的镀膜指标为HR@1064nm和AR@532nm，KTP晶体的右 侧面的镀膜指标为AR01064&532nm。其中，所述侧泵模块的Nd :YAG晶体的右侧面与Q开关的左侧面之间的距离为 15mm 25 mm。其中，所述KTP晶体的中段与所述侧泵模块的Nd =YAG晶体的中段之间的距离为 IlOmm 130 mm 0其中，所述后腔镜的中段与所述侧泵模块的Nd :YAG晶体的中段之间的距离为 IlOmm 130 mm。其中，所述KTP晶体为高抗灰迹KTP晶体。本专利技术的有益效果在于本专利技术提供了一种直线腔大功率全固态激光器，采用直 线腔结构，并把谐波镜的膜层直接做到Nd :YAG晶体的左端面，即YAG棒的左端面，把输出镜 的膜层直接做到KTP晶体的左端面，这样整套激光器只有一个单独的后腔镜(Ml镜片)，结 构简单可靠、体积小、转换效率高，输出功率为50W，最高峰值功率大于25KW。本专利技术所述直 线腔大功率全固态激光器集半导体激光器和固体激光器的优势于一体，输出功率为50W，重 复频率lOKHz-lOO KHz，激光脉冲宽度小于30ns，最高峰值功率大于25KW，波长为532nm，大 大提高了激光的光束质量和输出功率，效率高、寿命长、可靠性高，可应用于高精度的半导 体与太阳能电池等激光加工领域及激光娱乐领域，大大满足了生产加工使用的需求，实用性强。 附图说明图1为本专利技术原理框图。图2为本专利技术结构示意图。具体实施例方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说 明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。如图1和图2所示，一种直线腔大功率全固态激光器，包括输出镜1、KTP晶体2、谐 波镜3、侧泵模块4、Q开关5及后腔镜6，所述输出镜1、KTP晶体2、谐波镜3 (Μ2镜片)、侧 泵模块4、Q开关5及后腔镜6 (Ml镜片)呈直线从左到右依次布置；所述侧泵模块4包括侧 面泵浦和激光晶体，该侧面泵浦为固态半导体二极管激光器(LD)，所述激光晶体为Nd =YAG 晶体(掺钕钇铝石榴石)；所述谐波镜3的膜层设置于Nd =YAG晶体的左端面，输出镜1的膜 层设置于KTP晶体2的左端面。本实施例的谐振腔为I类非临界相位匹配KPT晶体腔内倍 频结构，谐振腔内放入声光调光Q开关5，实现了巨脉冲绿色激光的输出。首先，由于半导体激光的发射波长与固体激光工作物质的吸收峰相吻合，加之泵 浦光模式可以很好地与激光振荡模式相匹配，从而光光转换效率很高，已达50%以上，整机 效率也可以与二氧化碳激光器相当，比灯泵固体激光器高出一个量级，因而二极管泵浦激 光器体积小、重量轻，结构紧凑；其次，固态半导体二极管激光器(LD)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
直线腔大功率全固态激光器，包括输出镜（１）、ＫＴＰ晶体（２）、谐波镜（３）、侧泵模块（４）、Ｑ开关（５）及后腔镜（６），其特征在于：所述输出镜（１）、ＫＴＰ晶体（２）、谐波镜（３）、侧泵模块（４）、Ｑ开关（５）及后腔镜（６）呈直线从左到右依次设置；所述侧泵模块（４）包括侧面泵浦和激光晶体，该侧面泵浦为固态半导体二极管激光器，所述激光晶体为Ｎｄ：ＹＡＧ晶体；所述谐波镜（３）的膜层设置于所述Ｎｄ：ＹＡＧ晶体的左端面，输出镜（１）的膜层设置于ＫＴＰ晶体（２）的左端面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，
申请(专利权)人：东莞市环宇激光工程有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]