CN102780149A - 一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器及制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器及制造工艺，该激光器，其特征是：包括固定在壳体内的激光介质和输出光纤，在激光介质的一端面镀有1064nm全反膜和808nm全透膜，壳体内的输出光纤端面镀1064nm部分透射膜和808nm全反膜，激光介质镀有1064nm全反膜的端面和输出光纤镀1064nm部分透射膜端面在壳体内形成谐振腔，所述的激光介质一侧面有侧面激光二极管，激光介质受侧面激光二极管腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。本发明的激光器是一种体积小、可靠性和耦合效率高的光纤耦合输出激光二极管泵浦固体激光器。

Description

一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器及制造工艺

技术领域

本发明涉及一种激光二极管泵浦固体激光器，特别是一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器及制造工艺。

背景技术

激光二极管泵浦固体激光器（DPL）通常是以窗口形式直接输出，这种输出方式的DPL在使用过程中由于光束是直接输出的，限制了激光器使用的灵活性以及与其它使用DPL的仪器设备之间的耦合连接。

传统的DPL光纤耦合输出方法是在DPL的输出镜（或激光器壳体）外侧增加一个耦合装置，将通过窗口输出的光束耦合到光纤中，再经过光纤与其它使用DPL的光学仪器（或设备）之间进行耦合连接，这种方法调节耦合困难，长时间使用容易出现耦合效率降低，需要重新调节耦合，与此同时增加了DPL的体积、重量以及外观的的不协调性。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、可靠性和耦合效率高的光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器及制造工艺。

 本发明的目的是这样实现的，一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：包括固定在壳体内的激光介质和输出光纤，在激光介质的一端面镀有1064nm全反膜和808nm全透膜，壳体内的输出光纤端面镀1064nm部分透射膜和808nm全反膜，激光介质镀有1064nm全反膜的端面和输出光纤镀1064nm部分透射膜端面在壳体内形成谐振腔，所述的激光介质一侧面有侧面激光二极管，激光介质受侧面激光二极管腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。

  所述的激光介质一侧面有侧面激光二极管，端面有端面激光二极管，激光介质受侧面激光二极管和端面激光二极管在腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。

 在端面激光二极管与激光介质之间有光学耦合透镜。

在激光介质与输出光纤之间有调Q晶体。

  所述的壳体固定输出光纤的通道直径与输出光纤外径紧配合固定，使输出光纤端面与腔内光轴重合；所述的通道长度是输出光纤直径的3倍以上。

 所述的输出光纤固定在一带外螺纹的空芯管内，空芯管与输出光纤同轴，空芯管通过外螺纹与通道螺纹连接，通过空芯管螺纹调节输出光纤内端面与激光介质端面腔距。

 所述的空芯管外端面有紧固件，紧固件一方面用于定位空芯管，另一方面用于通过准直系统校正空芯管与腔内的光轴重合度。

一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器的制造工艺，其特征是：1)获取金属棒材；

2)按壳体要求加工外径；

3)同轴加工端面激光二极管腔体；

4）同轴加工耦合透镜腔体，使耦合透镜腔体外径大于激光二极管腔体外径；

5）同轴加工激光介质腔体，使激光介质腔体外径大于耦合透镜腔体外径；

6) 同轴加工调Q晶体腔体，使调Q晶体腔体外径大于激光介质腔体外径；

7) 加工激光二极管引线通道孔；

8) 加工内或外螺纹；

9) 用同一根棒材另一段，同轴加工输出光纤端盖的外径；

10) 同轴加工输出光纤通道；

11) 同轴加工外或内螺纹，使前壳与端盖配合；

12）依次将激光二极管、耦合透镜、激光介质、调Q晶体配套装入左壳体内；

13）将输出光纤组件装入右壳体内；

14）将激光二极管和调Q晶体引线从引线通道引出；

15）左壳体和右壳体连接。

本发明的优点是：由于是通过在激光介质2的一端面镀有1064nm全反膜和808nm全透膜，壳体1内的输出光纤6端面镀1064nm部分透射膜和808nm全反膜，激光介质镀有1064nm全反膜的端面和输出光纤镀1064nm部分透射膜端面在壳体1内形成谐振腔，激光介质受激光二极管腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。这样利用普通光纤的端面作为DPL的输出窗口，形成DPL谐振腔的一个振荡元件，使DPL的输出光束直接通过光纤输出，有利于提高光束质量、简化DPL光纤输出耦合结构。又由于光纤端面直径较小，可以抑制谐振腔内高阶模的振荡，克服传统耦合方式的缺点。其次，由于输出窗口小型化，有利于DPL工程化、模块化和标准化设计。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是空芯管结构示意图；

图3是准直紧固件结构示意图；

图4是本发明实施例2结构示意图；

图5是本发明实施例3结构示意图；

图6是本发明实施例4结构示意图。

图7是具有标准SMA905光纤连接器接口的准直紧固件结构示意图。

图中，1、壳体；2、激光介质；3、腔内光轴；4、通道；5、准直紧固件；6、输出光纤；7、输出窗口；8、谐振腔；9、耦合透镜；10、端面激光二极管；11、引线通道；12、调Q晶体；13、空芯管；14、侧面激光二极管；15、SMA905光纤连接器座；16、SMA905光纤连接器接口。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，包括固定在壳体1内的激光介质2和输出光纤6，在激光介质2的左端面镀有1064nm全反膜和808nm全透膜，右端面镀有1064nm增透膜和808nm全反膜；壳体1内的输出光纤6端面镀1064nm部分透射膜和808nm全反膜，激光介质2镀有1064nm全反膜的端面和输出光纤6镀有1064nm部分透射膜的端面在壳体1内形成谐振腔8，端面激光二极管10和耦合透镜9从左到右依次固定在激光介质2的左端，端面激光二极管10通过耦合透镜9作用在激光介质2上，激光介质2受端面激光二极管腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。

壳体1固定输出光纤6有一通道4，通道4直径与输出光纤6外径紧配合固定，使输出光纤6的输出窗口7（或端面）与腔内光轴3垂直。

所述的通道4长度是输出光纤6直径的3倍以上，以确保输出光纤6的稳定和可靠。

当然，输出光纤6也可以固定在一带外螺纹的空芯管13内，空芯管13与输出光纤6同轴，如图2所示，空芯管13通过外螺纹与通道螺纹连接，通过空芯管13螺纹调节输出光纤6内端面与激光介质端面腔距离。

为了使工艺合理，空芯管13外端面有准直紧固件5，如图3所示，准直紧固件5一方面用于定位空芯管13，另一方面用于通过准直系统校正腔内各元件的光轴重合度。其次，准直紧固件5连接标准SMA905光纤连接器座15，如图7所示，需要时，通过SMA905光纤连接器接口16连接任意长度的输出光纤，不用时，整体可以封装起来，给运输、维护带来方便。

实施例2

如图4所示，实施例2与实施例1不同之处在于：在激光介质2与输出光纤6内端面之间增加了调Q晶体12，形成激光二极管泵浦调Q固体激光器。

实施例3

如图5所示，实施例3与实施例2不同之处在于：不仅在激光介质2与输出光纤6内端面之间增加了调Q晶体12，形成激光二极管泵浦调Q固体激光器。同时，在激光介质2侧面增加了泵浦侧面激光二极管14，泵浦侧面激光二极管14和泵浦端面激光二极管10共同泵浦激光介质2，提高输出功率。

实施例4

如图6所示，实施例4与实施例1不同之处在于：在激光介质2一侧增加了泵浦侧面激光二极管14，泵浦侧面激光二极管14和泵浦端面激光二极管10共同泵浦激光介质2，提高输出功率，没有调Q晶体12，可输出连续功率。

一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器的制造工艺是：1)获取金属棒材；

2)按壳体1要求加工外径；

3)同轴加工端面激光二极管腔体；

4）同轴加工耦合透镜腔体，使耦合透镜腔体外径大于激光二极管腔体外径；

5）同轴加工激光介质2腔体，使激光介质2腔体外径大于耦合透镜腔体外径；

6) 同轴加工调Q晶体12腔体，使调Q晶体12腔体外径大于激光介质2腔体外径；

7) 加工激光二极管引线通道孔；

8) 加工内或外螺纹；

9) 用同一根棒材另一段，同轴加工输出光纤端盖的外径；

10) 同轴加工输出光纤通道；

11) 同轴加工外或内螺纹，使前壳与端盖配合；

12）依次将激光二极管、耦合透镜、激光介质、调Q晶体配套装入左壳体内；

13）将输出光纤组件装入右壳体内；

14）将激光二极管和调Q晶体引线从引线通道引出；

15）左壳体和右壳体连接。

激光二极管与激光二极管腔体之间通过套件配合。

耦合透镜和耦合透镜腔体之间通过套件配合。

激光介质和激光介质腔体之间通过套件配合。

调Q晶体和调Q晶体腔体之间通过套件配合。

 本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：包括固定在壳体（1）内的激光介质（2）和输出光纤（6），在激光介质（2）的一端面镀有1064nm全反膜和808nm全透膜，壳体（1）内的输出光纤（6）端面镀1064nm部分透射膜和808nm全反膜，激光介质（2）镀有1064nm全反膜的端面和输出光纤（6）镀1064nm部分透射膜端面在壳体（1）内形成谐振腔（8），所述的激光介质(2)一侧面有侧面激光二极管（14），激光介质(2)受侧面激光二极管（14）腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。

2.根据权利要求1所述的一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：所述的激光介质（2）一侧面有侧面激光二极管，端面有端面激光二极管（10），激光介质（2）受侧面激光二极管（14）和端面激光二极管（10）在腔外泵浦，在腔内形成对1064nm振荡输出。

3.根据权利要求1所述的一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：在端面激光二极管（10）与激光介质(2)之间有光学耦合透镜（9）。

4.根据权利要求1所述的一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：在激光介质(2)与输出光纤(6)之间有调Q晶体(12)。

5.根据权利要求1所述的一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：所述的壳体(1)固定输出光纤(6)的通道(4)直径与输出光纤(6)外径紧配合固定，使输出光纤(6)端面与腔内光轴（3）重合；所述的通道（4）长度是输出光纤(6)直径的3倍以上。

6.根据权利要求1所述的一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：所述的输出光纤(6)固定在一带外螺纹的空芯管（13）内，空芯管（13）与输出光纤（6）同轴，空芯管（13）通过外螺纹与通道螺纹连接，通过空芯管（13）螺纹调节输出光纤（6）内端面与激光介质（2）端面腔距。

7.根据权利要求6所述的一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器，其特征是：所述的空芯管（13）外端面有紧固件，紧固件一方面用于定位空芯管（13），另一方面用于通过准直系统校正空芯管（13）与腔内的光轴重合度。

8.一种光纤侧面耦合激光二极管泵浦固体激光器的制造工艺，其特征是：1)获取金属棒材；

2)按壳体要求加工外径；

3)同轴加工端面激光二极管腔体；

4）同轴加工耦合透镜腔体，使耦合透镜腔体外径大于激光二极管腔体外径；

5）同轴加工激光介质腔体，使激光介质腔体外径大于耦合透镜腔体外径；

6) 同轴加工调Q晶体腔体，使调Q晶体腔体外径大于激光介质腔体外径；

7) 加工激光二极管引线通道孔；

8) 加工内或外螺纹；

9) 用同一根棒材另一段，同轴加工输出光纤端盖的外径；

10) 同轴加工输出光纤通道；

11) 同轴加工外或内螺纹，使前壳与端盖配合；

12）依次将激光二极管、耦合透镜、激光介质、调Q晶体配套装入左壳体内；

13）将输出光纤组件装入右壳体内；

14）将激光二极管和调Q晶体引线从引线通道引出；

15）左壳体和右壳体连接。

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