CN103647212A - 可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，包括：可寻址泵浦阵列；激光振荡器，激光振荡器的输入端与可寻址泵浦阵列的输出端相对；CCD探测器；分光镜，分光镜与激光振荡器的输出端相对，分光镜将激光振荡器发出的部分激光分配给CCD探测器；以及控制器，控制器分别与CCD探测器和可寻址泵浦阵列相连，控制器根据CCD探测器接收到的激光计算出激光的波前阵面的光强分布情况，控制可寻址泵浦阵列在激光较强的部位提供低光强的泵浦光，激光较弱的部位提供高光强的泵浦光。根据本发明的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，激光系统可以做到实时探测，实时反馈激光阵面分布情况，大大改善高功率输出激光的模式。

Description

可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦

技术领域

本发明涉及一种输出激光的光强分布控制技术，具体而言，特别涉及一种可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦。

背景技术

激光自1960年问世至今，得到了空前发展，由于其亮度高，单色性好，准直和聚焦性能好，已在科学研究，军事国防，工业加工，天文观测和信息传波等领域得到的广泛的应用。

在实际应用当中，激光的光强分布和波前决定了其传输，聚焦，变换的性质。激光振荡器由垂直于激活材料光轴的两个相对的平行平面镜或曲面镜构成，它们起到高选择性反馈器件的作用，将放大介质发射的部分信号耦合反馈，其相位保持不变，从而产生光振荡。

泵浦灯使激光材料中的粒子数发生发转，并将能量存储在上激光能级。若该能量因受激发射而释放出光束，就发生光放大。系统被激光器轴向上的某种自发辐射激励时，如果反馈很大，足以弥补其内部损耗，就开始振荡。反馈大小取决于反射镜的反射率，降低反射镜的反射率等同于降低反馈系数。激光器的输出镜必须是部分透明，以使部分辐射从振荡器中“益处”或射出。振荡器的作用是维持电磁场分布，其损耗由放大介质通过感应辐射来弥补。因此，振荡器决定了激光辐射的光谱、方向和空间特性，而放大介质起到能源的作用。

通过控制激光的光强分布，补偿激光的相位畸变可以有效的提高激光的光束质量，改善激光的传播特性。在实际应用当中，激光的光强分布是限制激光应用的一个主要因素。例如在激光刻蚀加工领域，就需要得到光强分布尽量均匀的平顶光束以达到最理想的刻蚀效果；而在需要激光聚焦的情况下（如激光焊接、激光的光纤耦合），就希望得到光强分布尽量接近高斯型的基模高斯光束，从而提高激光聚焦后的光强并降低激光在焦点处的束腰半径。因此，对激光强度分布的控制有着十分重要和现实的意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明需要提供一种可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，可以使激光阵面光强分布更加均匀。

根据本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，包括：可寻址泵浦阵列；激光振荡器，所述激光振荡器的输入端与所述可寻址泵浦阵列的输出端相对；CCD探测器；分光镜，所述分光镜与所述激光振荡器的输出端相对，所述分光镜将激光振荡器发出的部分激光分配给所述CCD探测器；以及控制器，所述控制器分别与所述CCD探测器和所述可寻址泵浦阵列相连，所述控制器根据所述CCD探测器接收到的激光计算出激光的波前阵面的光强分布情况，控制所述可寻址泵浦阵列在激光较强的部位提供低光强的泵浦光，激光较弱的部位提供高光强的泵浦光。

根据本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，可寻址泵浦阵列提供高功率的泵浦光，控制器可以对波前阵面反馈计算，可寻址泵浦阵列发出的不同光强的泵浦光，其分布位置与激光分布位置一致，泵浦光光强分布与激光波前阵面光强分布共轭。经CCD探测器对波前阵面反馈计算，输出泵浦光有选择性的增强或减弱，通过调整后的泵浦光进入激光振荡器进行振荡，能得到较好的输出模式。另外，本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦进行激光的光强分布检查，使激光系统做到实时探测，实时反馈激光阵面分布情况，大大改善高功率输出激光的模式。

根据本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述激光振荡器包括：输入镜，所述输入镜与所述可寻址泵浦阵列的输出端相邻；输出镜，所述输出镜与所述分光镜相邻；以及晶体，所述晶体设在所述输入镜和所述输出镜之间。

根据本发明的一个实施例，所述输入镜与所述可寻址泵浦阵列相邻的面上设有泵浦波长的增透膜，与晶体相邻的面上设有激光波长的高反膜。

根据本发明的一个实施例，所述输出镜与所述晶体相邻的面上设有激光波长的半反射膜和泵浦光波长的高反膜。

根据本发明的一个实施例，所述晶体与输入镜相邻的面及与所述输出镜相邻的面均设有增透膜。

根据本发明的一个实施例，所述分光镜与所述激光振荡器的输出端相对的面上设有反射膜。

根据本发明的一个实施例，所述控制器包括：彼此相连的计算机和泵浦控制器，所述计算机与所述CCD探测器相连，所述泵浦控制器与所述可寻址泵浦阵列相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦的泵浦阵列的示意图，其示出了泵浦阵列的排布结构，及由多个小泵浦光源阵列组成。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文中将参照附图描述本发明的实施例。注意在本描述的实施例是示例，且本发明不局限于这里的描述的实施例。另外图中的尺寸厚度等是为了便于理解而示出，所以附图并非总是与真实结构相匹配。

如图1所示，根据本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦100，包括：可寻址泵浦阵列10、激光振荡器20、分光镜30、CCD探测器40以及控制器50。

具体而言，激光振荡器20的输入端可以与可寻址泵浦阵列10的输出端相对，以接收可寻址泵浦阵列10发出的泵浦光，振荡器对泵浦光进行振荡产生激光。分光镜30与激光振荡器20的输出端相对，分光镜30将激光振荡器20发出的部分激光分配给CCD探测器40。控制器50分别与CCD探测器40和可寻址泵浦阵列10相连，控制器50根据CCD探测器40接收到的激光计算出激光的波前阵面的光强分布情况，控制可寻址泵浦阵列10在激光较强的部位提供低光强的泵浦光，激光较弱的部位提供高光强的泵浦光。

根据本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦100，可寻址泵浦阵列10提供高功率的泵浦光，控制器50可以对波前阵面反馈计算，可寻址泵浦阵列10发出的不同光强的泵浦光，其分布位置与激光分布位置一致，泵浦光光强分布与激光波前阵面光强分布共轭。经CCD探测器40对波前阵面反馈计算，输出泵浦光有选择性的增强或减弱，通过调整后的泵浦光进入激光振荡器20进行振荡，能得到较好的输出模式。另外，本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦100进行激光的光强分布检查，使激光系统做到实时探测，实时反馈激光阵面分布情况，大大改善高功率输出激光的模式。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，激光振荡器20可以包括：输入镜21、输出镜22以及晶体23。

具体而言，输入镜21与可寻址泵浦阵列10的输出端相邻，可寻址泵浦阵列10发出的泵浦光穿过输入镜21进入到激光振荡器20内。输出镜22与分光镜30相邻，由激光振荡器20发出的激光可以照射到分光镜30上。晶体23设在输入镜21和输出镜22之间。

根据本发明的一个实施例，输入镜21与可寻址泵浦阵列10相邻的面上设有泵浦波长的增透膜，与晶体23相邻的面上设有激光波长的高反膜。根据本发明的一个实施例，输出镜21与晶体23相邻的面上设有激光波长的半反射膜和泵浦光波长的高反膜。根据本发明的一个实施例，晶体23与输入镜21相邻的面及与输出镜21相邻的面均设有增透膜。根据本发明的一个实施例，分光镜30与激光振荡器20的输出端相对的面上设有反射膜。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，控制器50可以包括：彼此相连的计算机51和泵浦控制器52，计算机51与CCD探测器40相连，泵浦控制器52与可寻址泵浦阵列10相连。

可以理解的是根据本发明的实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦100，分光镜30将少部分种子光源分光给CCD探测器，分光镜30与CCD探测器40相对面镀有低反射率的反射膜。激光振荡器20对泵浦光进行振荡产生激光，激光振荡器20的输入镜21与可寻址泵浦阵列10相对的端面镀有泵浦光波长的增透膜，另一端镀有输出激光波长的高反膜。输出镜22与晶体23相对的端面镀有激光波长的半反射膜和泵浦光波长的高反膜，另一端镀有激光波长增透膜。泵浦光在激光振荡器20的腔内震荡，泵浦光往返于两个腔镜（输入镜21和输出镜22）之间，穿过晶体23，产生激光.晶体23的较大口径可吸收更多的泵浦光，将泵浦光进行放大产生激光。CCD探测器40用来接收少部分激光，经分光镜30分光的激光照进CCD探测器40，并将信息传递给计算机51进行计算，计算出激光波前阵面的光强分布情况。可寻址泵浦阵列10提供系统的泵浦光，由于采用阵列形式，提供的泵浦光能量较高，泵浦阵列经CCD波前阵面反馈计算，输出泵浦光有选择性的增强或减弱，通过调整后的泵浦光进入激光振荡器20进行振荡，能得到较好的输出模式。

本发明实施例的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦100进行激光的光强分布检查，使激光系统做到实时探测，实时反馈激光阵面分布情况，大大改善高功率输出激光的模式。

可以理解的是，根据本发明的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦100。泵浦光源进入激光振荡器20，激光振荡器20的输入镜21前端镀有泵浦光增透膜，后端镀有输出激光的高反膜，使激光不从输入镜溢出。泵浦光进入晶体23，晶体23可以掺杂激活粒子，泵浦光通过晶体23后照射在输出镜22上，输出镜11上镀有泵浦光波长的高反膜，使泵浦光仅在激光振荡器20内震荡，输出镜22后端镀有输出激光波长的增透膜。激光射向分光镜30，分光镜30前端镀有该激光波长的反射膜，该分光镜30仅将少部分激光反射。反射后的激光进入CCD探测器40内，大部分激光延原出射方向射出。CCD探测器40对激光进行探测，并将信号传递给计算机51，再由计算机51实时计算出激光的波前阵面的光强分布情况，经测算再由泵浦控制器52操控可寻址泵浦阵列10，可寻址泵浦阵列10按照激光较强的部位提供低光强的泵浦光，激光较弱的部位提供高光强的泵浦光。按照这样的共轭原则，经过测算后的泵浦光进入晶体23，得到振荡后的激光。这样使激光的光束质量得到提高，模式非常理想。

分光镜30反射激光到CCD探测器40，在分光镜30的反射面镀有激光波长的低反射膜，减少对激光的反射。在分光镜30的另一面，镀有激光波长的增透膜，减少对激光的损耗。泵浦光阵列10提供高功率的泵浦光，可寻址泵浦阵列10通过控制器控制输出光强的高低及分布。其分布位置与激光分布位置一致，泵浦光光强分布与激光波前阵面光强分布共轭。晶体23镀有双波长增透膜，将光源损耗降到最低。

该可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦方法能够提高光束质量改善激光模式。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，包括：

可寻址泵浦阵列；

激光振荡器，所述激光振荡器的输入端与所述可寻址泵浦阵列的输出端相对；

CCD探测器；

分光镜，所述分光镜与所述激光振荡器的输出端相对，所述分光镜将激光振荡器发出的部分激光分配给所述CCD探测器；以及

控制器，所述控制器分别与所述CCD探测器和所述可寻址泵浦阵列相连，所述控制器根据所述CCD探测器接收到的激光计算出激光的波前阵面的光强分布情况，控制所述可寻址泵浦阵列在激光较强的部位提供低光强的泵浦光，激光较弱的部位提供高光强的泵浦光。

2.根据权利要求1所述的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，所述激光振荡器包括：

输入镜，所述输入镜与所述可寻址泵浦阵列的输出端相邻；

输出镜，所述输出镜与所述分光镜相邻；以及

晶体，所述晶体设在所述输入镜和所述输出镜之间。

3.根据权利要求2所述的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，所述输入镜与所述可寻址泵浦阵列相邻的面上设有泵浦波长的增透膜，与晶体相邻的面上设有激光波长的高反膜。

4.根据权利要求2所述的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，所述输出镜与所述晶体相邻的面上设有激光波长的半反射膜和泵浦光波长的高反膜。

5.根据权利要求1所述的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，所述晶体与输入镜相邻的面及与所述输出镜相邻的面均设有增透膜。

6.根据权利要求1所述的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，所述分光镜与所述激光振荡器的输出端相对的面上设有反射膜。

7.根据权利要求1所述的可实现激光振荡器模式补偿的寻址泵浦，其特征在于，所述控制器包括：彼此相连的计算机和泵浦控制器，所述计算机与所述CCD探测器相连，所述泵浦控制器与所述可寻址泵浦阵列相连。

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