CN100470965C - 一种脉宽可调的激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现激光调Q脉宽可调谐的激光器装置。该装置包括：一输出镜，一激光棒，一普克尔盒和一第一全反镜依次按顺序共轴地设置在直线上；还包括在所述普克尔盒和所述第一全反镜之间放置第一偏振片，在该第一偏振片和所述第一全反镜之间依次再放置至少一1/2波片和至少一偏振片(7)，在所述偏振片(7)的一侧设置第二全反镜(11)，该第二全反镜(11)用于将所述偏振片(7)反射的激光全部沿原路反射回去；所述1/2波片是活动的，能够移出或插入光路中。本发明简单方便、安装调试容易，能够灵活调节脉宽，本发明可在各种固体激光器、气体激光器、染料激光器等多种类型的需要脉宽可调的调Q激光器或腔倒空激光器中使用。

Description

一种脉宽可调的激光器

技术领域

本发明涉及一种可实现激光调Q脉宽可调谐的激光器装置。

背景技术

随着激光技术的迅速发展，激光技术在各个领域所起的作用越来越巨大，从军用到民用，从科研到教学，从工业到农副业等众多领域。而与此同时，在工程应用中，对激光器的可靠性、工程化、稳定性、可装配型、多功能性、操作方便的要求也越来越高。

现有的单一脉宽激光输出在很多场合已经不能满足客户的应用需求。目前实现脉宽可调协的方案主要是在激光谐振腔外通过斩波开关来实现，该脉宽可调谐的方案具有几点不足：首先，该方案只能实现在原有激光谐振腔输出脉宽的前提下，向短脉宽斩波而不能向长脉宽方向斩波，即脉宽只能变短，不能变长；其次，斩波是以能量的巨大浪费为代价而获得的，例如，要实现从50纳秒的谐振腔脉冲输出变成5纳秒脉冲输出，就要浪费10倍的能量，而这部分能量是通过偏振片反射到腔内的接收装置中，这样在做大功率或大能量的斩波时，还可能使得接收装置被大能量的强激光打起灰来或者使接收装置极度受热，影响整机的稳定；再有，斩波的效果很大程度上依赖于普克尔盒驱动电源，该电源不仅要实现与振荡级输出脉冲的延时同步，而且还要保证上升沿和下降沿的速度足够快，从而很大程度上提高了整机的复杂性，降低了可靠性，并增加了成本。

另外，现有技术对于脉宽调谐还可通过SBS池来实现，如“实用新型专利号：95212767.9，专利名称：脉宽可调谐YAG激光器”中公开的技术方案，但该方案是通过移动与SBS池的距离来实现脉宽调谐，不利于工程化，并且该方案靠反射回来的放大光从谐振腔内倒空，从而对振荡级和放大级的激光棒和各个光学元件的镀膜水平要求较高，否则容易引起自激；并且，该方案靠1/4波片和偏振棱镜实现激光输出，在大能量或大功率工作时，振荡级和放大级的激光棒退偏会比较严重，从而使放大的光有相当一部分不能被倒出腔外，干扰振荡级，破坏工作脉冲的稳定。

针对现有技术的不足，人们就希望有一种可实现激光调Q脉宽可调谐的激光器装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中用调Q激光器加斩波开关结构的造价高、损耗大、能量浪费严重等缺点，从而提供一种简单方便、安装调试容易、便于工程化推广的脉宽可调的脉冲激光器。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案。

一种脉宽可调的脉冲激光器，如图1所示，包括：一输出镜1，一激光棒2，—普克尔盒4和一第一全反镜10依次按顺序共轴地设置在直线上；其特征在于，还包括在所述普克尔盒4和所述第一全反镜10之间放置第一偏振片5，在该第一偏振片5和所述第一全反镜10之间依次再放置至少一1/2波片6和至少一偏振片7，在所述偏振片7的一侧设置第二全反镜11，该第二全反镜11用于将所述偏振片7反射的激光全部沿原路反射回去；所述1/2波片是活动的，能够移出或插入光路中。

在上述技术方案中，所述1/2波片的平面是与激光光路垂直的。

在上述技术方案中，所有所述偏振片的偏振方向是平行的，所有所述1/2波片的光轴与偏振片的偏振方向成45°角。

在上述技术方案中，所有所述偏振片的平面与激光器光轴的夹角为布儒斯特角。

在上述技术方案中，对于升压式电光调Q的所述普克尔盒4，该激光装置还包括一1/4波片3放置在所述激光棒2和所述普克尔盒4之间。

在上述技术方案中，采用被动调Q或声光调Q或转动调Q装置时，放入被动调Q或声光调Q或转动调Q装置，替换上述普克尔盒4，并将所述1/4波片去掉。

在上述技术方案中，该激光装置还包括一第二1/2波片8和第三偏振片9放置在所述至少一1/2波片6、所述至少一偏振片7和所述全反镜10之间，所述第二1/2波片8是能够旋转地，从而改变其光轴的方向。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

简单方便；安装调试容易；便于工程化推广；能够灵活调节脉宽，本发明可在各种固体激光器、气体激光器、染料激光器等多种类型的需要脉宽可调的调Q激光器或腔倒空激光器中使用。

附图说明

图1表示本发明实施例1的装置示意图；

图2表示本发明实施例2的装置示意图；

图3表示本发明实施例4的装置示意图；

图4表示本发明实施例5的装置示意图；

图5表示本发明实施例7的装置示意图。

图面说明：

1  表示输出镜；      2  表示激光棒；

3  表示1/4波片；     4  表示普克尔盒；

5  表示第一偏振片；   6  表示第一1/2波片；

7  表示第二偏振片；  8  表示第二1/2波片；

9  表示第三偏振片；  10 表示第一全反镜；

11 表示第二全反镜；  13 表示第三1/2波片；

14 表示第四偏振片；  15 表示第三全反镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

参照图1，制作电光调Q脉宽可调激光器，包括输出镜1，激光棒2，1/4波片3，升压式电光调Q的普克尔盒4，第一偏振片5，第一1/2波片6，第二偏振片7，第三1/2波片13，第四偏振片14，第一全反镜10，第二全反镜11，第三全反镜15。在所述偏振片7的一侧设置第二全反镜11，该第二全反镜11用于将所述偏振片7反射的激光全部沿原路反射回去：所述1/2波片是活动的，能够移出或插入光路中。所述1/2波片的平面是与激光光路垂直的。所有所述偏振片的偏振方向是平行的，所有所述1/2波片的光轴与偏振片的偏振方向成45°角。所有所述偏振片的平面与激光器光轴的夹角为布儒斯特角。

通过控制第一1/2波片6和第三1/2波片13的插入和移出来实现短腔长和长腔长的切换。因为谐振腔的长短是影响激光脉宽的关键因素，所以改变腔长就可以实现激光脉宽的改变。当需要输出短脉冲时，将第一1/2波片6插入，第三1/2波片13移出；当需要输出长脉冲时，将第三1/2波片13插入，第一1/2波片6移出；当需要输出更长的脉冲时，将第三1/2波片13移出，第一1/2波片6移出；当需要输出的光脉冲宽度在上述短脉冲和上述长脉冲之间时，将第三1/2波片13插入，第一1/2波片6移出，再通过减小激光棒的注入能量或者改变泵浦灯、调Q装置之间的延时实现脉宽的连续可调。当需要输出的光脉冲宽度在上述长脉冲和更长脉冲之间时，将第三1/2波片13移出，第一1/2波片6移出，同时通过减小注入能量或者改变灯、Q之间的延时实现脉宽的连续可调。而要在较大范围内实现脉宽可调，可以在腔内多插入几组1/2波片和偏振片的组合，该组合如同图1中的第一1/2波片6和第二偏振片7形成的组合。上述所有1/2波片的移出和插入可以采用手动操作或电动操作，或者借助于一些滑动装置，但都要求是平移插入和移出，这对本领域技术人员是很容易实现的。

本实施例结构简单，成本低，操作方便，可靠，利于工程化的推广。可以较大程度上满足科研、医疗、晶体测试、激光加工等领域对激光脉宽连续可调的要求。

实施例2：

如图2，在谐振腔内再插入一组1/2波片8和偏振片9，1/2波片8是能够旋转的。当光脉冲在由反射镜15或11决定的谐振腔内振荡时，通过旋转1/2波片8，可实现一定范围的脉宽调节。实现旋转1/2波片8可以通过手动或电动的方式，这对于本领域技术人员是容易做到的。其他同实施例1。

实施例3：

实施例1和实施例2用的都是升压式电光调Q的普克尔盒4，如果使用降压式，需将实施例2中的1/4波片3去掉。其他同实施例2。

实施例4：

如图3所示，本实施例采用腔倒空输出，能够在更短的脉宽范围实现脉宽可调，其中实施例1中的输出镜1换成高反镜，激光脉冲由第一偏振片5倒空而出。其他同实施例1。

实施例5：

如图4所示，本实施例采用其他调Q方式，如被动调Q或声光调Q或转动调Q。将实施例1中的1/4波片3和普克尔盒4去掉，换成被动Q开关或声光Q开关。其他同实施例1。

实施例6：

如图1，将所有偏振片改为偏振分光棱镜，其他同实施例1。

实施例7：

如图5所示，用泵浦灯(图中未示出)来激励激光棒2，对于不考虑激光输出能量和输出光束模式、发散角等激光参数变化的情况下，而只追求激光脉宽变化，可以通过改变激光棒的注入能量或者改变泵浦灯、调Q装置4之间的延时实现脉宽的连续可调。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1、一种脉宽可调的激光器，包括：一输出镜(1)，一激光棒(2)，一普克尔盒(4)和一第一全反镜(10)依次按顺序共轴地设置在直线上；其特征在于，还包括在所述普克尔盒(4)和所述第一全反镜(10)之间放置第一偏振片(5)，在该第一偏振片(5)和所述第一全反镜(10)之间依次再放置至少一第一1/2波片(6)和至少一第二偏振片(7)，在该第二偏振片(7)的一侧设置第二全反镜(11)，该第二全反镜(11)用于将所述第二偏振片(7)反射的激光全部沿原路反射回去；所述第一1/2波片(6)是活动的，能够移出或插入光路中；

所述第一偏振片(5)和第二偏振片(7)的平面与激光器光轴的夹角为布儒斯特角。

2、根据权利要求1所述脉宽可调的激光器，其特征在于，所述第一1/2波片(6)的平面是与激光光路垂直的。

3、根据权利要求1或2所述脉宽可调的激光器，其特征在于，所有所述偏振片的偏振方向是平行的，所述第一1/2波片(6)的光轴与偏振片的偏振方向成45°角。

4、根据权利要求1所述脉宽可调的激光器，其特征在于，所述普克尔盒(4)为升压式电光调Q，该激光器还包括一第三1/4波片(3)放置在所述激光棒(2)和所述普克尔盒(4)之间。

5、根据权利要求4所述脉宽可调的激光器，其特征在于，当该激光器采用被动调Q或声光调Q或转动调Q装置时，放入被动调Q或声光调Q或转动调Q装置，替换所述普克尔盒(4)，并将所述1/4波片去掉。

6、根据权利要求1所述脉宽可调的激光器，其特征在于，该激光装置还包括一第二1/2波片(8)和第三偏振片(9)，所述第二1/2波片(8)和第三偏振片(9)放置在所述第二偏振片(7)和所述第一全反镜(10)之间，所述第二1/2波片(8)是能够旋转的。

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