CN103166099A - 一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，至少包括构成激光器振荡腔体的全反镜（7）、部分反射镜（8）、泵浦源（10）和激光晶体（9），泵浦源（10）和激光晶体（9）在全反镜（7）、部分反射镜（8）之间，其特征是：在激光晶体（9）和泵浦源（10）之间包括一组透镜单元，透镜单元、激光晶体（9）和泵浦源（10）构成泵浦耦合和振荡光汇聚偏折组（13），用于完成对泵浦光的端面泵浦耦合和对振荡光的汇聚偏折。它实现大量端面泵浦激光介质的有效串接，在谐振腔不断延长的情况下，激光束的直径保持稳定，谐振腔保持稳定。同时使泵浦耦合与谐振腔紧凑地耦合在一起。

Description

一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法
技术领域
  本发明属于激光技术领域，特别是涉及一种激光介质多级串联的二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法。
技术背景
目前，在二极管端面泵浦激光器的设计中，端面泵浦耦合具有其他泵浦耦合方式难以实现的优点：具有较高的光光转化效率；具有对称的泵浦光分布，有利于获得好的振荡光光束质量。由于单端面泵浦能够注入的泵浦功率能量是有限的，为了提高激光器的功率水平，目前已经有了多端面泵浦激光器极。多端面泵浦激光器需要采用多段激光介质，激光介质沿振荡光传播的方向依次连接，每个晶体端面通常会有一个泵浦源。在这样的结构中，随着激光介质的增多，谐振腔长度增加，腔内振荡光直径会逐渐变大，谐振腔也会趋向不稳定。因此，传统的多端面泵浦激光器，串接的激光介质的数量很有限。而且其泵浦光耦合系统独立于谐振腔，系统的结构不紧凑，不利于激光器的小型化和紧凑化。
发明内容
本发明的目的是提供一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，以实现大量端面泵浦激光介质的有效串接，在谐振腔不断延长的情况下，激光束的直径保持稳定，谐振腔保持稳定。同时使泵浦耦合与谐振腔紧凑地耦合在一起。
本发明的技术方案是：一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，至少包括构成激光器振荡腔体的全反镜、部分反射镜、泵浦源和激光晶体，泵浦源和激光晶体在全反镜、部分反射镜之间，其特征是：在激光晶体和泵浦源之间包括一组透镜单元，透镜单元、激光晶体和泵浦源构成泵浦耦合和振荡光汇聚偏折组，用于完成对泵浦光的端面泵浦耦合和对振荡光的汇聚偏折。
所述的透镜单元包括：第一透镜、第二透镜和平面透镜，平面透镜置于第一透镜和第二透镜之间，平面透镜与水平面成45度角，第一透镜、第二透镜和平面透镜通过固定架固定。
所述的第一透镜和第二透镜两者之间的距离根据端面泵浦耦合效果调整、确定，第一透镜和第二透镜的焦距可相同或不同。
所述的平面透镜为两侧表面均为平面的透镜。
所述的平面透镜左右两侧均镀有对1064nm振荡光的45度全反膜和808nm泵浦光的45度全透膜。
所述的第一透镜左右两侧均镀有对1064nm振荡光的全透膜和808nm泵浦光的全透膜。
所述的第二透镜左右两侧镀有808nm泵浦光的全透膜。
所述的泵浦耦合和汇聚偏折组中的透镜单元和激光晶体为光学同轴，工作时，打开泵浦源，泵浦源输出的泵浦光光束全部透过第二透镜、平面透镜和第一透镜后，光束垂直入射到激光晶体上，实现端面泵浦耦合，使晶体内粒子数反转；同时，另一束泵浦光经过常规耦合系统，穿过反射镜进入激光晶体；在激光晶体内获得增益的振荡光束在平面透镜上全部反射，方向偏折90度竖直向上，通过部分反射镜后，一部分形成激光输出，另一部分重新返回，在全反镜和部分反射镜之间形成振荡光光路。
本发明的特点是：1.根据两个透镜的位置调整、左右两透镜和平面透镜的镀膜要求，此装置可同时实现对泵浦光的端面泵浦耦合和对振荡光的汇聚偏折，偏折角度为90度。
2.在激光腔内多次利用此装置，可对光束多次汇聚偏折，原则上可以任意增加谐振腔内的激光介质，任意延长谐振腔而保持谐振腔内振荡光的稳定性。
附图说明
下面将结合实施例对本发明作进一步的说明：
图1是实施例1的结构示意图；
图2是透镜单元的结构和光路示意图；
图3是实施例2的结构和光路示意图。
图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、平面透镜；4、固定架；5、常规泵浦光耦合系统；6、激光输出；7、全反镜；8、部分透射镜；9、激光晶体；10、泵浦源；11、振荡光光路；12、泵浦光光束；13、泵浦耦合和振荡光汇聚偏折组。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，显示了对一个激光介质进行双端面泵浦的激光器。至少包括构成激光器振荡腔体的全反镜7、部分反射镜8、泵浦源10和激光晶体9，泵浦源10和激光晶体9在全反镜7、部分反射镜8之间，其特征是：在激光晶体9和泵浦源10之间包括一组透镜单元，透镜单元和激光晶体9、泵浦源10构成泵浦耦合和汇聚偏折组，用于完成对激光介质的一个端面的泵浦耦合和对振荡光的汇聚偏折；另一个端面通过一个常规的泵浦光耦合系统5实现泵浦光的耦合泵浦。
如图2所示，透镜单元包括：第一透镜1、第二透镜2和平面透镜3，平面透镜3置于第一透镜1和第二透镜2之间，平面透镜3与水平面成45度角，第一透镜1、第二透镜2和平面透镜3通过固定架4固定，固定架侧面有可以通过振荡光的窗口。
第一透镜1和第二透镜2两者之间的距离根据端面泵浦耦合效果调整、确定，第一透镜1和第二透镜2的焦距可相同或不同。
平面透镜3为两侧表面均为平面的透镜，它不改变透射光束方向，其材料可以是玻璃或其他透光介质，左右两侧均镀有对振荡光的45度全反膜和泵浦光的45度全透膜；第一透镜1镀有对振荡光的全透膜和泵浦光的全透膜；第二透镜镀有泵浦光的全透膜。这种结构可实现对泵浦光的端面泵浦耦合，又可实现对腔内振荡光的汇聚偏折，集两种功能于一体，根据实际需要，可对振荡光多次汇聚偏折。
泵浦耦合和汇聚偏折组中的透镜单元和激光晶体9为光学同轴，工作时，打开泵浦源10，泵浦源10输出的泵浦光光束12全部透过第二透镜2、平面透镜3和第一透镜1后，光束垂直入射到激光晶体9上，实现端面泵浦耦合，使晶体内粒子数反转；同时，另一束泵浦光经过常规耦合系统5，穿过反射镜7进入激光晶体9；在激光晶体内获得增益的振荡光束在平面透镜3上全部反射，方向偏折90度竖直向上，通过部分反射镜8后，一部分形成激光输出6，另一部分重新返回，在全反镜7和部分反射镜8之间形成振荡光光路11。
实施例2
如图3所示，实施例2与实施例1不同的是在本实施例是在全反镜7、部分反射镜8之间或有多个泵浦耦合和汇聚偏折组13，第二组泵浦耦合和汇聚偏折组的激光晶体9的光轴与第一组泵浦耦合和汇聚偏折组的平面透镜3成45度，与第一组泵浦耦合和汇聚偏折组的光轴成90度，第三组泵浦耦合和汇聚偏折组的激光晶体9的光轴与第二组泵浦耦合和汇聚偏折组的平面透镜3成45度，与第二组泵浦耦合和汇聚偏折组的光轴成90度，也就是说，后一级的激光晶体9的光轴与前一级的泵浦耦合和汇聚偏折组的平面透镜3成45度，与前一级的泵浦耦合和汇聚偏折组的光轴成90度，最后一级泵浦耦合和汇聚偏折组的平面透镜3成45度固定部分反射镜8，在激光腔体内，运用多组泵浦耦合和汇聚偏折组提升激光功率输出。
透镜单元中平面透镜3左右两侧均镀有振荡光的45度全反膜和泵浦光的45度全透膜。第一透镜1左右两侧均镀有振荡光的全透膜和泵浦光的全透膜。第二透镜2左右侧均镀有泵浦光的全透膜。
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)

1.一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，至少包括构成激光器振荡腔体的全反镜（7）、部分反射镜（8）、泵浦源（10）和激光晶体（9），泵浦源（10）和激光晶体（9）在全反镜（7）、部分反射镜（8）之间，其特征是：在激光晶体（9）和泵浦源（10）之间包括一组透镜单元，透镜单元、激光晶体（9）和泵浦源（10）构成泵浦耦合和振荡光汇聚偏折组（13），用于完成对泵浦光的端面泵浦耦合和对振荡光的汇聚偏折。
2.根据权利要求1所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的透镜单元包括：第一透镜（1）、第二透镜（2）和平面透镜（3），平面透镜（3）置于第一透镜（1）和第二透镜（2）之间，平面透镜（3）与水平面成45度角，第一透镜（1）、第二透镜（2）和平面透镜（3）通过固定架（4）固定。
3.根据权利要求2所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的第一透镜（1）和第二透镜（2）两者之间的距离根据端面泵浦耦合效果调整、确定，第一透镜（1）和第二透镜（2）的焦距可相同或不同。
4.根据权利要求2所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的平面透镜（3）为两侧表面均为平面的透镜。
5.根据权利要求2所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的平面透镜（3）左右两侧均镀有对1064nm振荡光的45度全反膜和808nm泵浦光的45度全透膜。
6.根据权利要求2所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的第一透镜（1）左右两侧均镀有对1064nm振荡光的全透膜和808nm泵浦光的全透膜。
7.根据权利要求2所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的第二透镜（2）左右两侧镀有808nm泵浦光的全透膜。
8.根据权利要求1所述的一种二极管泵浦激光器中增益介质的级联方法，其特征是：所述的泵浦耦合和汇聚偏折组（13）中的透镜单元和激光晶体（9）为光学同轴，工作时，打开泵浦源（10），泵浦源（10）输出的泵浦光光束（12）全部透过第二透镜（2）、平面透镜（3）和第一透镜（1）后，光束垂直入射到激光晶体（9）上，实现端面泵浦耦合，使晶体内粒子数反转；同时，另一束泵浦光经过常规耦合系统（5），穿过反射镜（7）进入激光晶体（9）；在激光晶体内获得增益的振荡光束在平面透镜（3）上全部反射，方向偏折90度竖直向上，通过部分反射镜（8）后，一部分形成激光输出（6），另一部分重新返回，在全反镜（7）和部分反射镜（8）之间形成振荡光光路（11）。
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