CN103050882B - 采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器以及激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体激光放大器以及基于该激光放大器所形成的激光器；该采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器包括增益介质以及缠绕在增益介质上的抽运光传输光纤。本发明提供了一种可简化激光器或放大器结构以及可提高激光器或放大器整体稳定性的固体激光放大器以及基于该放大器所形成的激光器。
Description
技术领域
本发明属于激光器领域，涉及一种固体激光放大器以及基于该激光放大器所形成的激光器；尤其涉及一种采用光纤缠绕增益介质导光进行侧面抽运的固体激光放大器以及基于该激光放大器所形成的激光器。
背景技术
半导体激光器抽运的固体激光器或放大器是目前应用最广泛的一类激光器/放大器。目前，这类激光器/放大器的增益介质为掺杂了增益元素的晶体、玻璃或者陶瓷等固体材料，其形状则有棒状、块状、片状等。激光器/放大器的抽运方式则分为端面抽运和侧面抽运。端面抽运时，抽运光通过的端面准直聚焦进入增益介质内部，增益区域的抽运光能量分布容易控制的比较均匀，使得输出激光的光束质量较好，适合用于片状或者长度较短的棒状和块状增益介质；但该方式下，抽运光需要采用准直和聚焦光学系统，并且和激光在同一个光路上，需要加入分光的光学元件将抽运光和激光分开，整体结构较为复杂，相对稳定性较差。对于侧面抽运，抽运光通过聚光装置从侧面穿过增益介质内部，并进行多次反射以提高利用率，该抽运方式对抽运光的模式要求较低，不占用激光的光路，抽运光和激光的光路是分开的，结构简单，稳定性较高，但只适合用于长度较长的棒状或块状增益介质。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可简化激光器或放大器结构以及可提高激光器或放大器整体稳定性的固体激光放大器以及基于该放大器所形成的激光器。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器，其特殊之处在于：所述采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器包括增益介质以及缠绕在增益介质上的抽运光传输光纤。
上述增益介质包括侧面以及端面；所述抽运光传输光纤紧密盘绕在增益介质的侧面。
上述抽运光传输光纤与增益介质之间除接触面外的部位采用固化胶粘接。
上述增益介质的侧面以及端面是进行光学抛光的。
上述抽运光传输光纤的折射率小于增益介质的折射率。
上述增益介质的形状是片状、长度较短的棒状或长度较短的块状。
一种上述的固体激光放大器所形成的激光器，其特殊之处在于：所述激光器包括抽运半导体激光器、激光器的腔镜以及如上所述的固体激光放大器；所述抽运半导体激光器与固体激光放大器的抽运光传输光纤相连；所述激光器的腔镜设置在固体激光放大器的增益介质的端面上。
上述激光器的腔镜包括全反射镜以及输出镜；所述全反射镜以及输出镜分别设置在增益介质的两端面上。
本发明的优点是：
本发明提供了一种端面抽运的片状或长度较短的棒状或块状增益介质的固体激光器/放大器，解决了背景技术中片状或长度较短的棒状或块状增益介质只能采用端面抽运的方式，具体而言，本发明具有以下优点：
1）采用光纤将抽运光传输至增益介质侧面，并巧妙的利用光纤和增益介质形成的柱面镜将抽运光一维准直输出至增益介质内部，抽运光的传输过程中没有任何机械装置和复杂的光学系统，大大简化了抽运光的传输和吸收过程；
2）装置实现了片状或长度较短的棒状和块状增益介质的侧面抽运方式，简化了该类激光器/放大器的结构，同时大大提高系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明所提供的光纤侧面抽运固体激光器/放大器的结构示意图；
图2是在传输光纤中抽运光输出方式的示意图；
其中：
1-全反射镜；2-增益介质；3-抽运光传输光纤；4-输出镜；5-抽运半导体激光器。
具体实施方式
本发明提供了一种采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器，固体激光放大器包括增益介质2以及缠绕在增益介质2上的抽运光传输光纤3。
增益介质2包括侧面以及端面；抽运光传输光纤3紧密盘绕在增益介质2的侧面。
抽运光传输光纤3与增益介质2之间除相接触面外的部位采用固化胶粘接。
增益介质2的侧面以及端面是进行光学抛光的。
抽运光传输光纤3的折射率小于增益介质2的折射率。
增益介质2的形状是片状、长度较短的棒状或长度较短的块状。
本发明在提供上述固体激光放大器的同时，还提供了一种基于上述固体激光放大器所形成的激光器，该激光器包括抽运半导体激光器5、激光器的腔镜以及如上的固体激光放大器；抽运半导体激光器5与固体激光放大器的抽运光传输光纤3相连；激光器的腔镜设置在固体激光放大器的增益介质2的端面上。
激光器的腔镜包括全反射镜1以及输出镜4；全反射镜1以及输出镜4分别设置在增益介质2的两端面上。
下面将结合附图对本发明进行详细说明：
参见图1，图1中的附图标记1以及附图标记4为激光器的腔镜，其中附图标记1为全反射镜，对产生的激光波长具有较高的反射率，附图标记4为输出镜，对产生的激光波长部分反射部分透射，反射率根据具体的激光器参数来确定，此外，附图标记1和附图标记4也可以通过在增益介质表面镀膜来实现腔镜的功能，这样会使激光器结构更加紧凑。当不使用腔镜全反射镜1和输出镜4时，该结构为一个放大器，可以对从端面输入的激光信号进行放大。
附图标记2为增益介质，形状可以为片状或长度较短的棒状和块状，但最适合的是长度较短的棒状，增益介质的端面和侧面都进行光学抛光以减小激光和抽运光的损耗。
附图标记3为抽运光的传输光纤，该光纤没有固体介质的包层，采用空气作为外包层，其材料可以是石英、玻璃或者塑料等，并且其折射率小于增益介质的折射率；传输光纤3紧密盘绕在增益介质2的侧面，并用导热系数较高的固化胶来粘接固定，以利于增益介质的散热，同时保证光纤和增益介质的接触面不能有胶沾染。由于传输光纤以空气为包层，传输光纤的折射率大于空气的折射率，因此在空气中，抽运光可以高效率低损耗的地传输。当抽运光传输到传输光纤3和增益介质2盘绕的位置，如图2所示，由于增益介质的折射率大于传输光纤的折射率，抽运光就会从两者的接触面上输出进入增益介质2内部；巧妙的是由于传输光纤是圆柱形的，接触面为矩形，所以实际上在传输光纤上输出抽运光的部分为一个柱面镜，其很自然的对抽运光进行了一维准直，使得抽运光的能量更加集中，有利于抽运光的吸收和抽运的均匀性。
附图标记5为光纤输出的抽运半导体激光器，其输出波长在增益介质2的吸收谱范围内，输出光纤的参数和传输光纤3的参数匹配，通过光纤焊接的方式与传输光纤3连接起来。
Claims (5)
1.一种采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器，其特征在于：所述采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器包括增益介质以及缠绕在增益介质上的抽运光传输光纤；
所述增益介质包括侧面以及端面；所述抽运光传输光纤紧密盘绕在增益介质的侧面；
所述增益介质的形状是片状、长度较短的棒状或长度较短的块状；
所述抽运光传输光纤的折射率小于增益介质的折射率。
2.根据权利要求1所述的采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器，其特征在于：所述抽运光传输光纤与增益介质之间除相接触面外的部位采用固化胶粘接。
3.根据权利要求1或2所述的采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器，其特征在于：所述增益介质的侧面以及端面是进行光学抛光的。
4.一种基于权利要求1-3任一权利要求所述的采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器所形成的激光器，其特征在于：所述激光器包括抽运半导体激光器、激光器的腔镜以及如权利要求1-3任一权利要求所述的固体激光放大器；所述抽运半导体激光器与固体激光放大器的抽运光传输光纤相连；所述激光器的腔镜设置在固体激光放大器的增益介质的端面上。
5.根据权利要求4所述的采用光纤导光侧面抽运的固体激光放大器所形成的激光器，其特征在于：所述激光器的腔镜包括全反射镜以及输出镜；所述全反射镜以及输出镜分别设置在增益介质的两端面上。
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