CN102299467A

CN102299467A - 一种腔内倍频激光器的激光晶体结构

Info

Publication number: CN102299467A
Application number: CN 201110206095
Authority: CN
Inventors: 王云征; 王静轩; 张丽强; 卓壮
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2011-12-28

Abstract

本发明涉及一种腔内倍频激光器的激光晶体结构，包括多个层结构，依次为入射端的光学介质膜层、未掺杂晶体层、掺杂晶体层、未掺杂晶体层、倍频晶体层和输出端的光学介质膜层。本发明在掺杂晶体层的两端都键合未掺杂晶体层，且光学介质膜远离掺杂晶体，可以减小热效应及其对光学介质膜的损坏；未掺杂晶体层有利于将掺杂晶体层与倍频晶体层粘合在一起，从而方便激光器的设计与调整，大大减小激光器的体积。

Description

一种腔内倍频激光器的激光晶体结构

技术领域

本发明涉及激光器，尤其涉及一种腔内倍频复合激光晶体的结构。

背景技术

固体激光器一般采用激光晶体作为工作物质，泵浦光注入激光晶体被激光晶体吸收后，一部分转化为激光，另一部分转化为热，产生热效应。热效应会在激光晶体内部产生温度梯度和端面形变，形成热透镜效应，影响激光器的稳定性；激光晶体热胀冷缩，产生应力，容易损坏晶体；晶体表面温升较大，导致表面介质膜损坏。腔内倍频激光器一般采用激光晶体和倍频晶体分离使用，直接影响激光器的小型化和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种腔内倍频激光器的激光晶体结构，解决现有激光器的热效应引起的各种问题，使腔内倍频激光器更加易于设计和调节。

本发明采取的技术方案为：

一种腔内倍频激光器的激光晶体结构，包括多个层结构，依次为入射端的光学介质膜层、未掺杂晶体层、掺杂晶体层、未掺杂晶体层、倍频晶体层和输出端的光学介质膜层。

第一部分的未掺杂晶体层厚度为0.1-6mm，第二部分的掺杂晶体层厚度为0.1-30mm，第三部分的未掺杂晶体层厚度为0.1-6mm，第四部分的倍频晶体层厚度为0.1-6mm，前三部分的厚度与泵浦功率有关和掺杂浓度有关。

所述的掺杂晶体层和倍频晶体层通过光胶粘合在一起。

所述的未掺杂晶体层和掺杂晶体层的基质晶体可以是同种晶体也可以是不同种晶体，包括激光器设计中常用的晶体，也包括一些不常用的晶体，例如：YAG晶体、YVO₄晶体、GdVO₄晶体、YAP晶体、YLF晶体等晶体。

所述的掺杂晶体层的掺杂离子包括激光器设计中的常见的激活离子，也包括一些罕见的离子，例如：Nd³⁺，Er³⁺，Ho³⁺，Ce³⁺，Tm³⁺，Pr³⁺，Gd³⁺，Eu³⁺，Yb³⁺，Sm²⁺，Dy²⁺，Tm²⁺，Cr³⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Ti³⁺，V²⁺等离子，且这些离子的掺杂浓度不限。

所述的倍频晶体层包括频率变化中常用的倍频晶体，也包括一些具有倍频效应的罕见晶体，例如：KTP晶体、LBO晶体、BBO晶体、LiNbO₃晶体等晶体。

本发明掺杂晶体层作为激光工作物质，吸收泵浦光，一部分转化为基频光，一部分转化为热。未掺杂晶体层能够通过热传导方式对掺杂晶体层进行辅助散热。倍频晶体层实现频率转换，产生倍频光输出。复合晶体的入射端面镀有对泵浦光高透、基频光和倍频光高反的光学介质膜层，出射端面镀有对基频光和泵浦光高反、倍频光高透的光学介质膜层。

本发明中所述的光学介质膜层根据不同的激光器设计有所不同，主要取决于泵浦光、基频光和倍频光的波长，可以使用不同膜系。

本发明的有益效果是：在掺杂晶体层的两端都键合未掺杂晶体层，且光学介质膜远离掺杂晶体，可以减小热效应及其对光学介质膜的损坏；未掺杂晶体层有利于将掺杂晶体层与倍频晶体层粘合在一起，从而方便激光器的设计与调整，大大减小激光器的体积。这种结构相对于现有的分离器件，有利于小型化和大批量生产，激光输出更加稳定，其不稳定性小于3％-5％。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构示意图；

图3是实施例1沿泵浦中心处的热效应分析示意图；

其中：1为入射端的光学介质膜层，2为未掺杂晶体层，3为掺杂晶体层，4为未掺杂晶体层，5为倍频晶体层，6为输出端的光学介质膜层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种腔内倍频激光器的激光晶体结构，包括多个晶体层，依次为入射端的光学介质膜层、未掺杂晶体层、掺杂晶体层、未掺杂晶体层、倍频晶体层和输出端的光学介质膜层。

所述的未掺杂晶体层4不仅能够对掺杂晶体层3进行辅助散热，更重要的是可以利用光胶技术使掺杂晶体和倍频晶体吸附在一起，且吸附表面的形变量最大值小于范得瓦尔斯力作用距离，保证激光工作过程中倍频晶体层5不会因为晶体形变而脱落。

所述的入射端的光学介质膜层在未掺杂晶体层2的外表面上，热量主要在掺杂晶体层3中产生，通过热传导使未掺杂晶体层2的外表面的温升较小，所以不会损坏光学介质膜。

所述的出射端的光学介质膜层在倍频晶体层5的外表面上，虽然倍频晶体也吸收基频光产生热，但由于吸收系数普遍较小，所以端面温升也较小，不会损坏介质膜。

实施例1

如图2，未掺杂晶体层2、4为YVO₄晶体、掺杂晶体层3为Nd:YVO₄晶体、倍频晶体层5为KTP晶体。未掺杂晶体层2、4和掺杂晶体层3键合在一起，未掺杂晶体层4和倍频晶体层5利用光胶粘合在一起。入射端面镀以对808nm高透，1064nm和532nm高反的光学介质膜；输出端面镀以对808nm和1064nm高反，532nm高透的光学介质膜。

实施例2

如图3，未掺杂晶体层2、4为YAG晶体、掺杂晶体层3为Nd:YAG晶体、倍频晶体层5为LBO晶体。未掺杂晶体层2、4和掺杂晶体层3键合在一起，未掺杂晶体层4和倍频晶体层5利用光胶粘合在一起。入射端面镀以对808nm高透，1064nm和532nm高反的光学介质膜；输出端面镀以对808nm和1064nm高反，532nm高透的光学介质膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。其他由本发明专利的权利项所引申的具体实施方案也在本发明专利保护范围内。

Claims

1.一种腔内倍频激光器的激光晶体结构，包括多个层结构，其特征是，依次为入射端的光学介质膜层、未掺杂晶体层、掺杂晶体层、未掺杂晶体层、倍频晶体层和输出端的光学介质膜层。

2.根据权利要求1所述的腔内倍频激光器的激光晶体结构，其特征是，未掺杂晶体层、掺杂晶体层、未掺杂晶体层、倍频晶体层厚度依次为0.1-6mm，0.1-30mm，0.1-6mm，0.1-6mm。

3.根据权利要求1所述的腔内倍频激光器的激光晶体结构，其特征是，所述的掺杂晶体层和倍频晶体层通过光胶粘合在一起。

4.根据权利要求1所述的腔内倍频激光器的激光晶体结构，其特征是，所述的未掺杂晶体层和掺杂晶体层的基质晶体是同种晶体或不同种晶体，分别选自YAG晶体、YVO₄晶体、GdVO₄晶体、YAP晶体、YLF晶体中的一种。

5.根据权利要求1或4所述的腔内倍频激光器的激光晶体结构，其特征是，所述的掺杂晶体层的掺杂离子选自Nd³⁺，Er³⁺，Ho³⁺，Ce³⁺，Tm³⁺，Pr³⁺，Gd³⁺，Eu³⁺，Yb³⁺，Sm²⁺，Dy²⁺，Tm²⁺，Cr³⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Ti³⁺，V²⁺中的一种。

6.根据权利要求1所述的腔内倍频激光器的激光晶体结构，其特征是，所述的倍频晶体层选自KTP晶体、LBO晶体、BBO晶体、LiNbO₃晶体中的一种。