CN102013634B - 一种高功率被动调q激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率被动调Q激光器，包括阵列半导体泵浦激光器、泵浦耦合系统、激光增益介质和被动调Q晶体，其特征在于激光增益介质制作成梯形，针对不同的泵浦功率，通过改变梯形激光增益介质的角度来调节基模面积大小，获得稳定的高脉冲能量、高峰值功率的被动调Q脉冲输出。
Description
技术领域
本发明专利涉及激光领域，尤其涉及高功率被动调Q激光器领域。
背景技术
被动调Q的固体激光器与主动调Q的固体激光器相比，减少了复杂的驱动电路，具有体积小、效率高、成本低等优点，具有较好的发展前景，并且已经广泛应用于军事等重要领域。随着远程光测距、光通讯、高速全息照相等应用技术的发展，对被动调Q激光器的脉冲能量、峰值功率要求不断提高。要得到高脉冲能量、峰值功率被动调Q激光器，一般采用连续泵浦方式，但在高功率泵浦下的被动调Q激光器会很容易使泵浦光与基频光模式匹配失调，产生多模振荡，造成脉冲输出稳定性较差，其脉冲输出频率、能量和脉冲波形均不稳定。因此传统连续泵浦方式高功率泵浦下的被动调Q激光器在光测距、光通讯、高速全息照相、医疗等领域的应用受到了较大的限制。
发明内容
针对上述不足，本发明专利的目的在于提供一种高功率被动调Q激光器，获得稳定的高脉冲能量、高峰值功率的被动调Q输出。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种高功率被动调Q激光器，包括阵列半导体泵浦激光器101、泵浦耦合系统102、激光增益介质103、被动调Q晶体104，其特征在于激光增益介质103制作成梯形，S1面、S2面与S3面形成折叠式平行平面谐振腔，其中S1面和S2面镜像平行，S1面与S3面的夹角和S2面与S3面的夹角均为θ角，且θ角大小可调节，S1面镀基波高反膜、S2面镀基波增透膜，将被动调Q晶体104放置在该折叠式平行平面谐振腔的光路上，形成被动调Q激光腔，针对不同的泵浦功率，通过调节θ便可调节基模面积大小，获得稳定的高脉冲能量、高峰值功率的被动调Q脉冲输出。
所述的折叠式平行平面谐振腔，采用的是整体微片式。
进一步，还可以通过在梯形激光增益介质103的S3面光胶或键合一散热光学件105，可进一步改善散热条件。
进一步，所述的折叠式平行平面谐振腔还可以采用分离腔方式，通过调节腔镜来调节被动调Q激光腔，降低梯形激光增益介质103的加工难度。
本发明专利的主要原理在于：由被动调Q激光器原理可知，在满足泵浦功率密度的前提下，被动调Q激光器输出的脉冲能量和峰值功率均和基模面积成正比，同时基模面积不会影响脉冲宽度。为此，在大功率泵浦的被动调Q激光器中可通过加大基模面积的方式来提高脉冲能量，获得高脉冲能量、高峰值功率的脉冲光输出。
综上所述，本发明专利采用阵列半导体泵浦激光器侧面泵浦梯形结构激光增益介质， 使高功率泵浦下泵浦光和基频光模式匹配，同时保证泵浦功率密度在合适的范围，针对不同的泵浦功率，通过调节θ便可调节基模面积大小，获得稳定的高脉冲能量、高峰值功率的被动调Q输出，符合远程光测距、光通讯、高速全息照相等应用技术的要求。
附图说明
图1为本发明专利的系统结构图；
图2为本发明加入散热光学元件的实施例图；
图3为本发明采用分离腔的实施例一；
图4为本发明采用分离腔的实施例二；
其中：101.阵列半导体泵浦激光器、102. 泵浦耦合系统、103. 激光增益介质、104. 被动调Q晶体、105. 散热光学件、106.分离腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如附图1本发明专利的系统结构图所示，一种高功率被动调Q激光器，包含阵列半导体泵浦激光器101、泵浦耦合系统102、激光增益介质103和被动调Q晶体104，其中激光增益介质103制作成梯形，其中S1面和S2面镜像平行，S1面、S2面与S3面形成折叠式平行平面谐振腔，即S1与S3的夹角和S2与S3的夹角均为θ，且θ角可调节。阵列半导体泵浦激光器101进入激光增益介质103的泵浦宽度为L。激光增益介质103的S1面镀基波高反膜、S2面镀基波增透膜，将被动调Q晶体104放置在该平行平面谐振腔的光路上，形成被动调Q激光腔。其基模宽度为D，特定泵浦功率对应的激光增益介质吸收深度为L1，则基模面积S：
S=L1×D……………………………………………………………1
由图1可知：
D=L×cos(θ)………………………………………………………2
由1、2式可得基模面积S：
S=L1× L×cos(θ)…………………………………………………3。
由3式可知特定泵浦功率下，激光增益吸收深度L1值确定，阵列半导体泵浦激光器101的泵浦宽度L也确定，通过调节θ大小便可调节基频光基模体积大小，使其在功率密度满足的条件下，获得较大的基模面积，最终达到获得高脉冲能量、高峰值功率的被动调Q脉冲输出。
进一步的，通过θ调节基模面积大小，可保证基模体积大于或等于泵浦光体积大小，使二者有较好的模式匹配，保证脉冲光的基横模输出。
通过基模体积的调节，高功率运转下其功率密度不至于过高造成过多的热损耗，形成稳定的热透镜，保证脉冲光的稳定输出。
如附图2为本发明加入散热光学元件的实施例图所展示，在梯形的激光增益介质103的S3面光胶或键合一散热光学件105，可进一步改善散热条件。如采用光胶方式，则激光增益介质103与散热光学件105之间的光胶辅助材料的折射率需低于激光增益介质103的折射率；如采用键合方式，则散热光学件105的折射率需低于激光增益介质103的折射率，使基波在S3面形成全反射。
如附图3、4为本发明采用分离腔的实施例所示，采用分离腔方式，通过调节腔镜来调节被动调Q激光腔，降低梯形激光增益介质103的加工难度。
Claims (5)
1.一种高功率被动调Q激光器，包括阵列半导体泵浦激光器（101）、泵浦耦合系统（102）、激光增益介质（103）和被动调Q晶体（104），其特征在于所述的激光增益介质（103）制作成梯形，所述的激光增益介质（103）的S1面和S2面镜像平行，S1面、S2面与S3面形成折叠式平行平面谐振腔，S1面与S3面的夹角和S2面与S3面的夹角均为θ角，且θ角大小可调节，被动调Q晶体（104）放置在该折叠式平行平面谐振腔的光路上，形成被动调Q激光腔。
2.如权利要求1所述的一种高功率被动调Q激光器，其特征在于：所述的激光增益介质（103）的S1面镀基波高反膜，S2面镀基波增透膜。
3.如权利要求1所述的一种高功率被动调Q激光器，其特征在于：通过调节θ角大小调节基频光基模体积大小。
4.如权利要求1、2或3所述的一种高功率被动调Q激光器，其特征在于：在激光增益介质(103)的S3面光胶一散热光学件（105），激光增益介质(103)与散热光学件(105)之间的光胶辅助材料的折射率低于激光增益介质(103)的折射率。
5.如权利要求1、2或3所述的一种高功率被动调Q激光器，其特征在于：在激光增益介质(103)的S3面键合一散热光学件（105），散热光学件(105)的折射率低于激光增益介质(103)的折射率，使基波在S3面形成全反射。
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