CN103022876A - 一种固体激光器 - Google Patents

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Abstract

一种固体激光器，包括泵浦源、光纤耦合系统、光学耦合系统、激光晶体和谐振腔，泵浦源依次通过光纤耦合系统和光学耦合系统与谐振腔内的激光晶体耦合连接，其特征在于，所述的泵浦源是由激光二极管和体布拉格光栅组成的泵浦模块；两个以上的泵浦模块采用分布式耦合的方式，将多个泵浦模块产生特定波长的光，经光纤耦合系统和光学耦合系统耦合到激光晶体内，采用激光谐振腔实现激光输出。本发明激光器与技术背景中的其他类型激光器相比具有泵浦波长锁定、易散热、光束质量高、输出稳定、抗干扰性强、环境适应性好等特点，可广泛应用于工业生产、医疗卫生、科学研究等各个领域。

Description

一种固体激光器
技术领域
    本发明涉及一种固体激光器，属于激光技术领域。
背景技术
激光技术是二十世纪的重大发明之一，现已广泛应用于工业生产、信息处理、通讯、文化教育、医疗卫生、及科学研究等各个领域。近几年来, 随着激光二极管技术的重大突破, 固体激光器得到了迅速发展，其应用领域不断扩展。作为抽运源, 首先要求激光二极管的工作波长对准固体工作介质的吸收谱线, 这是全固化激光器稳定和高效工作的基础。然而激光二极管光谱随温度和工作电流的变化比较大, 光谱线宽比较宽。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是：针对上述激光二极管泵浦的固体激光器存在的问题，提供一种能够在温度变化很大的情况下保持稳定输出的固体激光器。
本发明的技术方案是： 
本发明的优点是：本发明是一种新型固体激光器，由激光二极管（LD）和体布拉格光栅组成的模块，并且通过分布式耦合构成泵浦源，以达到泵浦波长锁定、易散热、输出功率和转换效率高、光束质量高、性能稳定等优点。本发明尤其适用于恶劣的环境中。
附图说明
图1是本发明固体激光器第一实施例的光路结构示意图；
图2是本发明固体激光器第二实施例的光路结构示意图；
图3是本发明固体激光器第三实施例的光路结构示意图；
图4是本发明固体激光器第四实施例的光路结构示意图。
图中标记说明：1.泵浦源（泵浦模块），2.分支光纤，3.合束器，4.透镜，5.输入镜，6.激光晶体，7.调制装置，8.输出镜，9. 主干光纤，11.激光二极管，12.快轴准直透镜,13.体布拉格光栅，14.透镜。
具体实施方式
实施例1：
本发明该实施例如图1所示，包括泵浦源1、光纤耦合系统、光学耦合系统、激光晶体6、谐振腔。泵浦源1包括：同轴依次设置的激光二极管11、快轴准直透镜12、体布拉格光栅13和透镜14，光纤耦合系统由分支光纤2和合束器3组成，光学耦合系统由透镜4组成，谐振腔由输入镜5和输出镜8组成，激光晶体6选钒酸钇Nd:YVO4晶体，调Q装置7为声光调Q装置。输入镜5和输出镜8中依次放置激光晶体5和声光调Q装置6。该实施例的特点是：从多个泵浦模块1的透镜14输出的激光经过各自的分支光纤2直接汇聚到合束器3的输入端。
该激光器的工作流程：激光二极管11发出泵浦光，经快轴准直透镜12准直光束后，再通过体布拉格光栅13滤波以锁定波长，然后特定波长的光束经透镜14会聚后耦合进分支光纤2中，再经合束器3耦合成一束光，合束后的半导体激光源经透镜4耦合到钒酸钇Nd:YVO4晶体6中，当声光调Q开光7关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来，当Q开关打开时，积攒的大量反转粒子通过受激辐射输出激光。
实施例2-4：
如图2-图4所示，本发明实施例2-4的特点是：每组至少两个泵浦模块1分别通过分支光纤2汇聚到至少一级主干光纤9（图2和图3中有一级主干光纤9，图4中有二级主干光纤9），主干光纤9连接到合束器3的输入端。其余各部分与上一实施例相同。
激光器的工作流程：激光二极管11发出泵浦光，经快轴准直透镜12准直光束后，再通过体布拉格光栅13滤波以锁定波长，然后特定波长的光束经透镜14会聚后通过分支光纤2进入主干光纤9，再由主干光纤9耦合进合束器3成一束光纤，合束后的半导体激光源经透镜4耦合到钒酸钇Nd:YVO4晶体6中，当声光调Q开光7关闭时，泵浦光转为反转粒子存储起来，当Q开关打开时，积攒的大量反转粒子通过受激辐射输出激光。
本发明所述的泵浦模块1还配备有冷却装置，所述的冷却装置为被动冷却装置或风冷装置。与其他同类激光器相比，被动冷却装置或风冷装置的特点是不用精确控温（普通固体激光器一般要求控温精度至少在±0.5度以内，而本发明仅需在20-30摄氏度范围内控温即可），散热效率较高。
所述的泵浦模块1所输出的波长包括但不限于：808nm、880nm、915nm、976nm、940nm、785nm 。
所述的光学耦合系统可以是透镜的组合系统，也可以是透镜与柱面镜的组合系统；所述的激光晶体是掺钕或掺镱的下列晶体的一种：钨酸盐类，钒酸盐类，硝酸盐类、钇铝石榴石；或者是键合晶体钒酸钇/掺钕钒酸钇。

Claims (10)

1.一种固体激光器，包括泵浦源、光纤耦合系统、光学耦合系统、激光晶体和谐振腔，泵浦源依次通过光纤耦合系统和光学耦合系统与谐振腔内的激光晶体耦合连接，其特征在于，所述的泵浦源是由激光二极管和体布拉格光栅组成的泵浦模块；两个以上的泵浦模块采用分布式耦合的方式，将多个泵浦模块产生特定波长的光，经光纤耦合系统和光学耦合系统耦合到激光晶体内，采用激光谐振腔实现激光输出。
2.如权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述的泵浦模块配备有冷却装置。
3.如权利要求2所述的固体激光器，其特征在于，所述的冷却装置为被动冷却装置或风冷装置。
4.如权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述的泵浦模块包括同轴依次设置的激光二极管11、快轴准直透镜12、体布拉格光栅13和透镜14；所述的光纤耦合系统包括光纤和合束器，从多个泵浦模块的透镜14输出的激光经光纤耦合到合束器的输入端。
5.如权利要求4所述的固体激光器，其特征在于，所述的光纤为分支光纤，从多个泵浦模块的透镜14输出的激光经过各自的分支光纤直接汇聚到合束器的输入端。
6.如权利要求4所述的固体激光器，其特征在于，所述的光纤包括分支光纤和主干光纤，所述的泵浦模块通过分支光纤汇聚到至少一级主干光纤，后者连接到合束器的输入端。
7.如权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述的激光二极管（LD）和体布拉格光栅组成的模块所输出的波长包括但不限于：808nm、880nm、915nm、976nm、940nm、785nm 。
8.如权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述的光学耦合系统可以是透镜的组合系统，也可以是透镜与柱面镜的组合系统；所述的激光晶体是掺钕或掺镱的下列晶体的一种：钨酸盐类，钒酸盐类，硝酸盐类、钇铝石榴石；或者是键合晶体钒酸钇/掺钕钒酸钇。
9.如权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述的谐振腔由输入镜和输出镜组成，在两者之间设有激光晶体和调制元器件。
10.如权利要求9所述的固体激光器，其特征在于，所述的调制元器件为声光调Q装置、电光调Q装置或可饱和吸收体装置。
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