CN102780148A - 一种采用复合腔的腔内泵浦激光器 - Google Patents

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Abstract

一种采用复合腔的腔内泵浦激光器，该激光器包括：泵浦模块；第一至第三反射镜以及输出镜；第一至第四激光晶体；偏振分光镜；控制器，控制第一激光晶体和第二激光晶体的方向。其光路设置为：第一激光晶体置于第一反射镜和偏振分光镜之间，第二激光晶体置于第二反射镜和偏振分光镜之间，第三激光晶体置于第三反射镜和偏振分光镜P之间，第四激光晶体置于输出镜和偏振分光镜P之间；第一反射镜和第二反射镜之间形成第一波长激光的谐振腔，第三反射镜和输出镜之间形成第二波长激光的谐振腔，偏振分光镜置于两谐振腔的交点上，与第二谐振腔内的震荡的激光光轴方向呈布儒斯特角设置；在第一反射镜和第反射镜之间构成的谐振腔内产生线偏振的第一波长激光；在第三反射镜和输出镜之间构成的谐振腔内产生线偏振的第二波长激光，该激光通过输出镜输出。

Description

一种采用复合腔的腔内泵浦激光器
技术领域
本发明涉及一种固体激光器，尤其是一种采用复合腔的腔内泵浦激光器。
背景技术
随着全固态激光器在工业、医疗、民用等领域展现越来越广阔的应用前景，高功率的固体激光器被越来越多地应用于各个领域。这些固体激光器中，有些激光晶体可以采用激光二极管(LD)直接泵浦，有些激光晶体的吸收谱是现有的LD输出波长所无法覆盖的，只能采用固体激光器进行泵浦，采用激光去泵浦激光晶体往往需要对激光进行准直和聚焦，由于采用的光学元器件较多，光学传输过程中损耗较大，从而使得整个系统的结构复杂而且整体效率较低，这就使得研制结构紧凑的该类型激光器显得日益迫切起来。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了以下技术方案：
一种采用复合腔的腔内泵浦激光器，该激光器包括：
泵浦模块；第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，输出镜；第一激光晶体，第二激光晶体，第三激光晶体，第四激光晶体；偏振分光镜P；控制器，控制第一激光晶体和第二激光晶体的输出光偏振方向；
其光路设置为：第一激光晶体置于第一反射镜和偏振分光镜之间，第二激光晶体置于第二反射镜和偏振分光镜之间，第三激光晶体置于第三反射镜和偏振分光镜P之间，第四激光晶体置于输出镜和偏振分光镜P之间；
第一反射镜和第二反射镜之间形成第一波长激光的谐振腔，第一波长的激光为s光偏振；第三反射镜和输出镜之间形成第二波长激光的谐振腔，第二波长的激光为p光偏振；偏振分光镜置于两谐振腔的交点上，与第二谐振腔内的第二波长激光的光轴方向呈布儒斯特角设置；
两个泵浦模块分别为第一激光晶体和第二激光晶体提供泵浦光，在第一反射镜和第二反射镜之间构成的谐振腔内产生s偏振的第一波长激光；偏振分光片P对第一波长激光部分反射，部分透射，透射部分继续在第一全反镜和第二全反镜形成激光振荡，反射部分分别被反射至第三激光晶体和第四激光晶体，并对第三激光晶体和第四激光晶体进行泵浦；由于受到第一波长激光的泵浦，由第三反射镜和输出镜构成的谐振腔内产生p偏振的第二波长激光，该p偏振光以较小的损耗往返通过偏振分光镜P，不断的被放大，并通过输出镜输出；
控制器，控制第一激光晶体和第二激光晶体的偏振方向，对第一波长激光的偏振态进行调节，控制反射光和透射光的比例，对输出的第二波长激光功率进行调节；
第一反射镜和第二反射镜外端面镀对泵浦光的高透射膜，内端面镀对第一波长激光的高反射膜，第三反射镜内端面镀对第一波长激光和第二波长激光的高反射膜，输出镜内端面镀对第一波长的高反射膜和第二波长的部分透射膜；第一激光晶体和第二激光晶体靠近偏振分光片的一端镀对泵浦光的高反射光和第一波长的高透射膜，远离偏振分光片的一端镀对泵浦光的高透射膜；第三激光晶体和第四激光晶体的两个端面镀有对第一和第二波长的高透射膜。
优选地，该第一激光晶体和第二激光晶体为掺Tm3+:YAP，采用b轴切割方式，该第三激光晶体和第四激光晶体为掺Ho3+:YLF，采用a轴切割方式。
优选地，偏振分光镜材料为熔融石英或者CaF2。
优选地，控制器通过步进电机控制第一激光晶体和第二激光晶体的轴向。
附图说明
图1为激光器的光路结构图
其中各附图标记对应的部件：
1：第一激光晶体；2：第二激光晶体；3：第三激光晶体；4：第四激光晶体；5：第一泵浦模块6：第二泵浦模块
M1：第一反射镜；M2：第二反射镜；M3：第三反射镜；M4：输出镜
P：偏振分光片
具体实施方式
如图所示：
第一激光晶体和第二激光晶体为Tm3+:YAP晶体，采用b轴切割方式。第一激光晶体和第二激光晶体位于M1和M2构成的谐振腔内，外部分别有模块对其进行泵浦，该泵浦模块包括LD，其发出的光经过尾纤后被扩束镜扩束，分别到达第一激光晶体和第二激光晶体。M1和M2的两端面镀有对泵浦光的增透膜(R＜0.5％)，内端面镀有对1940nm反射率高于99.5％的高反膜。第一激光晶体靠近M1的端面镀有对泵浦光和1940nm的双增透膜，透过率高于99.5％，靠近偏振分光片P的一端镀有对泵浦光的高反射膜和1940nm的高增透膜，透过率高于99.5％，第二激光晶体靠近M2的端面镀有对泵浦光和1940nm的双增透膜，透过率高于99.5％，靠近偏振分光片P的一端镀有对泵浦光的高反射膜和1940nm的高增透膜，透过率高于99.5％。
在M1和M2之间形成了波长1940nm波长激光的谐振腔。1940nm线偏振光在腔内振荡，并在偏振分光片处被分为反射光和透射光，透射光继续振荡，反射光被分别反射至第三激光晶体和第四激光晶体。
第三激光晶体和第四激光晶体为Ho3+:YLF晶体，采用a轴切割方式，第三激光晶体和第四激光晶体位于M3和输出镜构成的谐振腔内。M3内表面镀有对于1940nm和2050nm光的高反膜，反射率高于99.5％，输出镜靠近偏振分光片P的端面镀有对于1940nm反射率高于99.5％的高反膜和对于2050nm激光透过率为20％的部分透射膜。第三激光晶体3和第四激光晶体4的两个端面均镀有对于1940nm和2050nm透过率为99.5％的膜。偏振分光片的两个表面不镀膜。
在M3和输出镜之间形成了波长2050nm激光的谐振腔。2050nm激光在腔内振荡，并通过输出镜输出。
M1和M2之间形成的谐振腔，与M3和输出镜之间形成的谐振腔相交，偏振分光镜P置于两谐振腔的交点上，与第二波长激光光的光轴方向呈布儒斯特角设置。该偏振分光片的材料采用熔融石英或者CaF2.
控制器(图中未示出)对第一激光晶体1和第二激光晶体2的方向控制，使腔内振荡光的偏振方向发生改变，控制2050nm输出光的输出功率。该控制器通过步进电机控制该晶体的方向。

Claims (4)

1.一种采用复合腔的腔内泵浦激光器，其特征在于：
该激光器包括：
泵浦模块；第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，输出镜；第一激光晶体，第二激光晶体，第三激光晶体，第四激光晶体；偏振分光镜；控制器，控制第一激光晶体和第二激光晶体的方向；
该激光器的光路设置为：第一激光晶体置于第一反射镜和所述偏振分光镜之间，第二激光晶体置于第二反射镜和所述偏振分光镜之间，第三激光晶体置于第三反射镜和所述偏振分光镜之间，第四激光晶体置于输出镜和所述偏振分光镜之间；
第一反射镜和第二反射镜之间形成第一波长激光的谐振腔，第一波长的激光为s光偏振；第三反射镜和输出镜之间形成第二波长激光的谐振腔，第二波长的激光为p光偏振；偏振分光镜置于两谐振腔的交点上，与第二谐振腔内的第二波长激光的光轴方向呈布儒斯特角设置；
两个泵浦模块分别为第一激光晶体和第二激光晶体提供泵浦光，在第一反射镜和第二反射镜之间构成的谐振腔内产生s偏振的第一波长激光；偏振分光片对第一波长激光部分反射，部分透射，透射部分继续在第一全反镜和第二全反镜形成激光振荡，反射部分分别被反射至第三激光晶体和第四激光晶体，并对第三激光晶体和第四激光晶体进行泵浦；由于受到第一波长激光的泵浦，由第三反射镜和输出镜构成的谐振腔内产生p偏振的第二波长激光，该p偏振光以较小的损耗往返通过偏振分光镜，不断的被放大，并通过输出镜输出；
控制器，控制第一激光晶体和第二激光晶体的方向，对第一波长激光的偏振态进行调节，控制反射光和透射光的比例，对输出的第二波长激光功率进行调节；
第一反射镜和第二反射镜外端面镀对泵浦光的高透射膜，内端面镀对第一波长激光的高反射膜，第三反射镜内端面镀对第一波长激光和第二波长激光的高反射膜，输出镜内端面镀对第一波长的高反射膜和第二波长的部分透射膜；第一激光晶体和第二激光晶体靠近偏振分光片的一端镀对泵浦光的高反射光和第一波长的高透射膜，远离偏振分光片的一端镀对泵浦光的高透射膜；第三激光晶体和第四激光晶体的两个端面镀有对第一和第二波长的高透射膜。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：该第一激光晶体和第二激光晶体为掺Tm3-:YAP，采用b轴切割方式，该第三激光晶体和第四激光晶体为掺Ho3-:YLF，采用a轴切割方式。
3.根据权利要求1和2所述的激光器，其特征在于：偏振分光镜材料为熔融石英或者CaF2。
4.根据权利要求1-3所述的激光器，其特征在于：控制器通过步进电机控制第一激光晶体和第二激光晶体的方向。
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