无水冷激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无水冷激光器，包括：主振荡器泵浦源（1）、主振荡器能量光纤（2）、主振荡器耦合系统（3）、主振荡器激光晶体（4）、第一偏振片（5）、第一四分之一波片（6）、普克尔盒（7）、平凹输出镜（8）、扩束系统（9）、第一45°全反镜（10）、第二45°全反镜（11）、第二偏振片（12）、第二四分之一波片（13）、功率放大器激光晶体（14）、功率放大器耦合系统（15）、功率放大器能量光纤（16）、功率放大器泵浦源（17）和第三偏振片（18）。本实用新型专利技术具有体积小、功耗低、无水冷全固态的特点；在保证高峰值功率大能量和单横模输出的情况下，还能保证外触发与出光时间抖动为十几ns的能力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
无水冷激光器
本技术涉及激光器
，特别是涉及一种无水冷激光器。
技术介绍
基于主振荡功率放大器(ΜΟΡΑ,MasterOscillator Power-Amplifier)的激光器，尤其是端面泵浦的主振荡功率放大器，既能保持主振荡器的高光束质量，又能保证高的峰值功率、高的转换效率、大能量输出，该类激光器被广泛应用于激光加工、远程测绘、空间雷达等领域。半导体激光器(LD，Laser Diode)作为泵浦源，因其与传统灯泵浦相比具有结构紧凑、寿命长、能量转换效率高、易于热管理等优势，被广泛使用在主振荡功率放大器中。连续或准连续的半导体激光器已经在中小功率的工业激光器中得到了广泛应用，脉冲式半导体激光器也已经有了成型的产品。以半导体激光器作为泵浦源，此类主振荡功率放大器具有输出能量高、脉宽窄、结构紧凑等优点，具有广泛的实用价值。按泵浦方式来分类，端面泵浦可以分为连续端面泵浦和脉冲式端面泵浦。连续端面泵浦多以光纤方式输出泵浦光，此类泵浦光光斑均匀，输出功率从几瓦到几千瓦。连续端面泵浦的MOPA激光器，输出光束质量好(单横模)，重复频率高，其光束质量在X方向为1.28，在Y方向为1.21 ;也有输出单脉冲大能量的MOPA激光器，其脉冲宽度为60ns，重复频率5kHz，光束质量小于1.3。但是，它们都采用水冷的方式，因为连续泵浦功率大，产生的热量多。于是，出现了脉冲式端面泵浦，泵浦源平均功率较低，可以采用传导冷却或者风冷方式，大大减少了增益晶体或泵浦源被污染的机会，其光束质量小于1.5，但单脉冲能量只有54mJ,限制了远程测距的距离。侧面泵浦板条MOPA无水冷激光器，结构简单，输出单脉冲能量大，但是，采用脉冲二极管直接泵浦，泵浦光的均匀性影响输出光的光束质量。如何在无水冷全固态、高峰值功率、大能量输出的情况下，保证光束为单横模，是当前急需解决的一个技术难题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种无水冷激光器，用以解决上述现有技术存在的问题之一。为解决上述技术问题，本技术提供一种无水冷激光器，包括:主振荡器激光晶体(4)，以及依次设置在所述主振荡器激光晶体(4) 一侧的主振荡器耦合系统(3 )、主振荡器能量光纤(2 )和主振荡器泵浦源(I);在所述主振荡器激光晶体(4)的另一侧光路上依次设置有第一偏振片(5)、第一四分之一波片(6)、普克尔盒(7)、平凹输出镜(8)、扩束系统(9)、第一 45°全反镜(10)、第二 45。全反镜(11)和第二偏振片(12);在所述第二偏振片(12)水平透射光路上依次设置有第二四分之一波片(13)、功率放大器激光晶体(14)、功率放大器耦合系统(15)、功率放大器能量光纤(16)和功率放大器泵浦源(17);在所述第二偏振片(12)垂直反射光路上设置有第三偏振片(18)。进一步，主振荡器泵浦源(I)提供峰值功率≤500W的泵浦光，泵浦光脉冲宽度为100~480 μ s ;主振荡器泵浦源(I)由半导体制冷片制冷；功率放大器泵浦源(17)提供峰值功率< 2000W的泵浦光，泵浦光脉冲宽度为100 ~480 μ S。进一步,主振荡器能量光纤(2)的纤芯直径为600~1000 μ m ;功率放大器能量光纤(16)的纤芯直径为800~1000 μ m。进一步，王振汤器稱合系统(3)的f禹合比例为1:2 ;功率放大器f禹合系统(15)的奉禹合比例为1:4。进一步，主振荡器激光晶体(4)或功率放大器激光晶体(14)为Nd = YAG晶体；Nd: YAG晶体面向泵浦光端面镀1064nm全反膜和808nm高透膜；另一端面镀1064nm增透膜和808nm增透膜；功率放大器激光晶体(14)双端面镀1064nm增透膜和808nm增透膜；主振荡器激光晶体(4)或功率放大器激光晶体(14)由半导体制冷片制冷。进一步，主振荡器激光晶体(4)或功率放大器激光晶体(14)为Nd:YLF。进一步，平凹输出镜(8)向主振荡器谐振腔内的一面镀透过70%的1064nm介质膜，另一面镀1064nm增透膜。进一步，普克尔盒(7)中调Q晶体为KD*P晶体；主振荡器激光晶体(4)，发射激光，激光通过第一偏振片(5)起偏,偏振方向为水平方向，水平方向的激光通过第一四分之一波片(6)，偏振方向旋转45° ;此时普克尔盒(7)中KD*P晶体上并未施加电压，相当于平片，激光通过KD*P晶体偏振方向不改变，经主振荡器激光晶体(4)镀全反射膜面反射再一次通过第一四分之一波片(6),偏振方向再次旋转45° ,与第一偏振片(5)透光方向恰好成90° ,激光不能通过；当在Nd = YAG晶体上能级粒子数达到最大时，给普克尔盒(7)中KD*P晶体施加电压，普克尔盒(7)相当于四分之一波片，激光通过平凹输出镜(8)输出。进一步，扩束系统(9)的扩束比例为1:3。进一步，用Cr4+:YAG被动调Q晶体(19)代替所述第一四分之一波片(6)和普克尔盒(7)。本技术有益效果如下:本技术采用直径粗的能量光纤传输和匀化高峰值功率准连续泵浦光，使泵浦光极度均匀；采用大能量端面泵浦，具有体积小、功耗低、无水冷全固态的特点；在保证高峰值功率大能量和单横模输出的情况下，还能保证外触发与出光时间抖动为十几ns的能力。【附图说明】图1是本技术实施例一中一种无水冷激光器的光路结构示意图；图2是本技术实施例二中一种无水冷激光器的光路结构示意图。【具体实施方式】 以下结合附图以及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不限定本技术。实施例一:图1为主振荡功率放大器的无水冷激光器的光路结构示意图，如图1所示，该无水冷激光器包括:主振荡器泵浦源1，用于提供高峰值功率准连续主振荡器泵浦光；主振荡器能量光纤2，用于对主振荡器泵浦源I输出的泵浦光进行传输和匀化；主振荡器耦合系统3，用于将主振荡器能量光纤2传输的泵浦光耦合进主振荡器激光晶体4 ;主振荡器激光晶体4，用于提供主振荡器增益；第一偏振片5,用于使主振荡器激光晶体4输出的激光起偏,偏振方向为水平方向；第一四分之一波片6，用于使来自第一偏振片5的激光偏振方向旋转45° ;普克尔盒7，用于在主振荡器激光晶体4上的能级粒子数达到最大时，控制平凹输出镜8输出激光；普克尔盒7控制其上施加的电压，使得当不对该普克尔盒施加电压时相当于平片；当对该普克尔盒施加四分之一电压时，相当于四分之一波片；平凹输出镜8，与主振荡器激光晶体4的左端面构成主振荡器谐振腔，透过部分激光，输出种子光，偏振方向为水平方向；扩束系统9，对平凹输出镜8输出种子光进行扩束；第一 45。全反镜10和第二 45°全反镜11，对扩束后的种子光进行全反射，使其射入第二偏振片12 ；第二偏振片12，透射水平方向的种子光，发射垂直方向的种子光；第二四分之一波片13 ;使通过其的种子光偏振态旋转45° ;功率放大器激光晶体14，用于对第二四分之一波片13传输的种子光进行放大；放大后种子光再次通过第二四分之一波片13，其偏振态再次旋转45°，成为垂直方向的种子光，第二偏振片12将其发射至第三偏振片18,经第三偏振片18反射输出放大光；功率放大器泵浦源17 ;用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无水冷激光器，其特征在于，包括：?主振荡器激光晶体（4），以及依次设置在所述主振荡器激光晶体（4）一侧的主振荡器耦合系统（3）、主振荡器能量光纤（2）和主振荡器泵浦源（1）；?在所述主振荡器激光晶体（4）的另一侧光路上依次设置有第一偏振片（5）、第一四分之一波片（6）、普克尔盒（7）、平凹输出镜（8）、扩束系统（9）、第一45°全反镜（10）、第二45°全反镜（11）和第二偏振片（12）；?在所述第二偏振片（12）水平透射光路上依次设置有第二四分之一波片（13）、功率放大器激光晶体（14）、功率放大器耦合系统（15）、功率放大器能量光纤（16）和功率放大器泵浦源（17）；?在所述第二偏振片（12）垂直反射光路上设置有第三偏振片（18）。

【技术特征摘要】
1.一种无水冷激光器，其特征在于，包括: 主振荡器激光晶体(4)，以及依次设置在所述主振荡器激光晶体(4) 一侧的主振荡器耦合系统(3 )、主振荡器能量光纤(2 )和主振荡器泵浦源(I); 在所述主振荡器激光晶体(4)的另一侧光路上依次设置有第一偏振片(5)、第一四分之一波片(6)、普克尔盒(7)、平凹输出镜(8)、扩束系统(9)、第一 45°全反镜(10)、第二45°全反镜(11)和第二偏振片(12); 在所述第二偏振片(12)水平透射光路上依次设置有第二四分之一波片(13)、功率放大器激光晶体(14)、功率放大器稱合系统(15)、功率放大器能量光纤(16)和功率放大器泵浦源(17); 在所述第二偏振片(12)垂直反射光路上设置有第三偏振片(18)。2.如权利要求1所述的无水冷激光器，其特征在于，主振荡器泵浦源(I)提供峰值功率(500W的泵浦光，泵浦光脉冲宽度为100?480 μ s ;主振荡器泵浦源(I)由半导体制冷片制冷; 功率放大器泵浦源(17)提供峰值功率< 2000W的泵浦光，泵浦光脉冲宽度为100?480 μ S。3.如权利要求1所述的无水冷激光器，其特征在于，主振荡器能量光纤(2)的纤芯直径为600?1000 μ m ;功率放大器能量光纤(16)的纤芯直径为800?...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛小洁，秘国江，庞庆生，邹跃，刘铁军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：实用新型
国别省市：