CN101000998A - Ld侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，入射平面全反镜的水平光路上依次设置有激光晶体、平凹折叠镜，激光晶体的侧面设置有大功率半导体泵浦组件；平凹折叠镜引出的光路上依次设置有倍频晶体、平凹全反镜；激光二极管LD侧面泵浦系统泵浦激光晶体后产生的基频光在由平面全反镜，平凹全反镜和平凹输出端镜构成的V型谐振腔内振荡放大，经倍频晶体双向倍频后由平凹输出端镜耦合输出，输出功率高达40W以上，倍频效率大于40％，具有光束质量好，倍频效率高，稳定性高等优点，可广泛应用于医疗、军事、激光显示等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光装置，尤其涉及一种LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器。
背景技术
激光二极管(LD)泵浦的全固态高功率连续运转绿光激光器具有转换效率高、体积小、光束质量好、发散角小、寿命长、结构紧凑、稳定性高等优点，在医疗卫生、水下通讯、工业加工、污染检测等方面有着广泛的应用，同时它还可以作为大屏幕彩色显示的光源等。国内外对此进行了广泛的研究，其中何京良等报导了用LD双向抽运Nd:YVO4/KTP内腔倍频的大功率绿光激光器。在抽运功率为28W时，获得最大连续绿光输出为8.8W。但一方面，端面泵浦形式限制了激光器更大功率的输出；另一方面，采用Z型腔结构和双端泵浦形式，过多的腔内元件使激光器结构复杂，调整困难，也在一定程度上降低了激光器的可靠性。P.K.Mukhopadhyay等报导了一种Nd:YAG/KTP侧面泵浦V型腔连续运转绿光激光器，输出功率为30.5W，但转换效率低，仅有11.7％，限制了实际应用的范围。中国专利93105518提出了一种连续Nd:YAG激光器，但绿光输出功率小，仅为4.2W。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其结构简单紧凑，倍频效率高，性能稳定，并可获得大功率连续绿光输出。
实现本发明的技术方案是这样解决的：入射平面全反镜的水平光路上依次设置有激光晶体、平凹折叠镜，激光晶体的侧面设置有大功率半导体泵浦组件；平凹折叠镜引出的光路上依次设置有倍频晶体、平凹全反镜；激光晶体吸收泵浦光能量后产生受激荧光辐射，辐射的荧光在由平面全反镜，平凹输出镜与平凹全反镜组成的谐振腔内振荡放大，形成稳定的基频振荡光，基频振荡光由平面全反镜，经过激光晶体，到达平凹输出端镜，再由平凹输出端镜引向倍频晶体，通过倍频晶体后剩余基频光与产生的倍频光一同到达平凹全反镜，被平凹全反镜反射回来的基频振荡光通过倍频晶体后再次产生倍频光，两次产生的倍频光均由平凹输出端镜输出。
平面全反镜、平凹输出耦合镜与平凹全反镜构成V型谐振腔。
激光晶体包括掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)、掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)、掺钕钒酸钆(Nd:GdVO4)等激光晶体。
倍频晶体包括磷酸钛氧钾(KTP)，三硼酸锂(LBO)，偏硼酸钡(BBO)、磷酸二氢钾(KDP)等非线性光学晶体。
倍频晶体用铟箔包裹侧面后放入水冷散热铜块中。
平面全反镜安装在二维调整架上，保证镜面法线方向与激光晶体辐射的荧光光轴方向共线。
平凹输出耦合镜的曲率半径选取范围为150～300mm，将其安装在二维调整架上，并保证其镜面法线方向与倍频晶体匹配角方向夹角范围为5°≤θ≤15°。
平凹全反端镜的曲率半径选取范围为800～1100mm，将其安装在二维调整架上，保证镜面法线方向与倍频晶体匹配角方向一致。
本发明的技术效果在于，采用LD侧面泵浦的方式，效率高，寿命长，且侧面泵浦方式较之端面泵浦方式更易注入高的泵浦功率，简单易行，容易获得大功率的激光输出；采用V型腔结构，结构简单，调整灵活，可以将倍频光与基频光分开，减少激光晶体对倍频光的吸收，同时既能获得大的基模体积，又能获得小的束腰半径，并能实现腔内双通倍频单向输出，从而提高倍频效率，获得大功率激光输出。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参见附图所示，本发明在入射平面全反镜1的水平光路上依次设置有激光晶体2、平凹折叠镜4，激光晶体2的侧面设置有大功率半导体泵浦组件3；平凹折叠镜4引出的光路上依次设置有倍频晶体5、平凹全反镜6。
LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，由在激光晶体2侧面等间距放置的一系列半导体器件构成大功率半导体泵浦组件3，形成侧面泵浦方式，激光晶体2吸收泵浦光能量后产生受激荧光辐射，辐射的荧光在由平面全反镜1、平凹输出镜4与平凹全反镜6组成的谐振腔内振荡放大，从而形成稳定的基频振荡光，基频振荡光由平面全反镜1，经过激光晶体2，到达平凹输出端镜4，再由平凹输出端镜4引向倍频晶体5，通过倍频晶体5产生倍频光后最终到达平凹全反镜6，被平凹全反镜6反射回来的基频振荡光通过倍频晶体5后再次产生倍频光，两次产生的倍频光均由平凹输出端镜4输出，这样就形成了双向倍频单向输出。
在本发明中，激光晶体2采用Nd:YAG晶体，掺杂浓度为0.6at％，两个通光面均镀1064nm的增透膜(透过率大于99.9％)，置于谐振腔中靠近平面全反镜1处，以获得大的模体积。
倍频晶体5采用II类临界(角度)相位匹配的KTP晶体，侧面用铟箔包裹后放入水冷散热铜块中，置于谐振腔折叠臂中靠近平凹全反镜6处，即束腰位置处，倍频晶体6两通光面均镀有1064nm和532nm的增透膜(透过率大于99.9％)，冷却温度调节范围在16℃～22℃之间。
平面全反镜1面向激光晶体的一面镀1064nm和532nm高反膜(反射率大于99.9％)，另一面不镀膜，将其安装在二维调整架上，并保证镜面法线方向与激光晶体2辐射的荧光光轴方向共线。
平凹输出端镜4的凹面镀有1064nm高反膜(反射率大于99.9％)和532nm高透膜(透过率大于99.5％)，平面镀532nm增透膜(透过率大于99.5％)，将其安装在二维调整架上，并保证镜面法线方向与倍频晶体5匹配角方向夹角范围为5°≤θ≤15°。
平凹全反镜6靠近倍频晶体的凹面镀有1064nm和532nm高反膜(反射率大于99.9％)，将其安装在二维调整架上，且镜面法线方向与倍频晶体5匹配角方向共线。
工作过程：大功率半导体泵浦组件3出射的光均匀泵浦激光晶体2的侧面，激光晶体2吸收泵浦光能量后产生受激荧光辐射，辐射的荧光在由平面全反镜1、平凹输出镜4与平凹全反镜6组成的V型谐振腔内振荡放大，从而形成稳定的基频振荡光，基频振荡光由平面全反镜1，经过激光晶体2，到达平凹输出端镜4，再由平凹输出端镜4引向倍频晶体5，通过倍频晶体5后剩余基频光与产生的倍频光一同到达平凹全反镜6，被平凹全反镜6反射回来的基频振荡光通过倍频晶体5后再次产生倍频光，两次产生的倍频光均由平凹输出端镜4输出，输出功率高达40W以上，倍频效率大于40％。
Claims (8)
1、一种LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，包括：平面全反镜(1)，其特征在于，入射平面全反镜(1)的水平光路上依次设置有激光晶体(2)、平凹折叠镜(4)，激光晶体(2)的侧面设置有大功率半导体泵浦组件(3)；平凹折叠镜(4)引出的光路上依次设置有倍频晶体(5)、平凹全反镜(6)；激光晶体(2)吸收泵浦光能量后产生受激荧光辐射，辐射的荧光在由平面全反镜(1)、平凹输出镜(4)与平凹全反镜(6)组成的V型谐振腔内振荡放大，形成稳定的基频振荡光，基频振荡光由平面全反镜(1)，经过激光晶体(2)，到达平凹输出端镜(4)，再由平凹输出端镜(4)引向倍频晶体(5)，通过倍频晶体(5)后剩余基频光与产生的倍频光一同到达平凹全反镜(6)，被平凹全反镜(6)反射回来的基频振荡光通过倍频晶体(5)后再次产生倍频光，两次产生的倍频光均由平凹输出端镜(4)输出。
2、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，平面全反镜(1)、平凹输出耦合镜(4)与平凹全反镜(6)构成V型谐振腔。
3、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，激光晶体(2)包括掺钕钇铝石榴石Nd:YAG、掺钕钒酸钇Nd:YVO4、掺钕钒酸钆Nd:GdVO4激光晶体。
4、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，倍频晶体(5)包括磷酸钛氧钾KTP、三硼酸锂LBO、偏硼酸钡BBO、磷酸二氢钾KDP非线性光学晶体。
5、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，倍频晶体(5)用铟箔包裹侧面后放入水冷散热铜块中。
6、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，平面全反镜(1)安装在二维调整架上，并使其镜面法线方向与激光晶体(2)辐射的荧光光轴方向共线。
7、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，平凹输出耦合镜(4)的曲率半径选取范围为150～300mm，使其安装在二维调整架上，并保证镜面法线方向与倍频晶体匹配角方向夹角范围为5°≤θ≤15°。
8、根据权利要求1所述的LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，其特征在于，平凹全反端镜(6)的曲率半径选取范围为800～1100mm，使其安装在二维调整架上，并保证镜面法线方向与倍频晶体匹配角方向一致。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104917053A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-16 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | V型谐振腔及基于v型谐振腔的激光器 |
| CN112003120A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-27 | 罗根激光科技（武汉）有限公司 | 一种连续光532nm绿光激光器及其控制方法 |
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2006
- 2006-12-31 CN CN 200610105372 patent/CN101000998A/zh active Pending
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