CN104577651A - 一种微型固体激光器制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微型固体激光器制作方法。现有技术结构复杂、工艺复杂、难于微型化。基于固体增益介质本身固态特性，将固体增益介质加工成多边形柱状结构；在多边形柱状结构的每个侧面上设置有反射膜，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口；泵浦光束从至少一个侧面入射激励固体增益介质，受激发射光在多边形柱状结构谐振腔内多次传播，形成稳定激光输出。本发明具有系统简单、便于实现、单元件谐振腔结构、制作简单、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于扩充、应用范围广等特点。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种激光器制作方法，特别是一种微型固体激光器制作方法，主要应用于物质分析、激光加工、激光照明、光学显微、光学操控、光电检测、光通讯、过程控制、激光雷达、激光几何参数测量等领域中的微型光源。
背景技术
激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。在激光器中，用光、电及其他办法对物质进行激励，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，会发射强度放大并与入射光波位、频率和方向一致的光辐射。工作介质是固体的激光器称为固体激光器，此种工作物质通过灯、半导体激光器阵列、其他激光器光照泵浦得到激发。在先技术中存在一种固体激光器制作方法，参见Newport公司、Coherent 公司、Quantel公司等厂家的固体激光器产品，制作方法是利用固态增益介质作为工作介质，利用独立反射镜构成谐振腔，泵浦光激发产生激光，本发明虽然具有一定有点，但是存在不足，由于通过独立反射镜构建谐振腔，制作工艺复杂，独立反射镜和工作增益介质之间存在位置摆放固定要求，机械结构部件较多，结构复杂，影响激光工作输出特性的稳定性，影响激光器性能和可靠性，影响应用范围，并且难于微型化。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种微型固体激光器制作方法，具有系统简单、便于实现、单元件谐振腔结构、制作简单、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于扩充、应用范围广等特点。
本发明的基本构思是：基于固体增益介质本身固态特性，将固体增益介质加工成多边形柱状结构；在多边形柱状结构的每个侧面上设置有反射膜，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口；泵浦光束从至少一个侧面入射激励固体增益介质，受激发射光在多边形柱状结构谐振腔内多次传播，形成稳定激光输出。
本发明的一种微型固体激光器制作方法，其具体的技术方案如下：
步骤(1)将固体增益介质加工成多边形柱状结构，多边形柱状结构的多个侧面为光学工作面；
步骤(2)在固体增益介质的多个侧面上设置有反射膜，反射膜对于激光工作波长为高反射率，反射率均不低于93%，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口；至少一个侧面的反射膜对于泵浦光束波长为高透过率，透过率均不低于90%，作为泵浦光输入窗口；
步骤(3)泵浦光束经过泵浦光输入窗口入射到固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔，受激发射光在多边形柱状结构谐振腔内多次传播，形成稳定激光光场，激光从激光输出窗口输出。
所述的固体增益介质为等边多边形柱状结构、对称非等边多边形柱状结构的一种。
所述的固体增益介质的侧面设置的反射膜为多层介质反射膜、金属反射膜、微结构反射膜的一种。
所述的固体增益介质的材料为红宝石、掺钕钇铝石榴石、氟化钇锂、自激活激光晶体、可调谐激光晶体的一种。
所述的泵浦光束为半导体激光器光束、气体激光器光束、固态激光器光束、染料激光器光束、非相干光束的一种。
本发明中固态增益介质加工、反射膜技术、泵浦光技术等均为成熟技术。本发明的发明点在于基于固体增益介质本身固态特性，将固体增益介质加工成多边形柱状结构；在多边形柱状结构的每个侧面上设置有反射膜，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔，给出一个系统简单、便于实现、单元件谐振腔结构、制作简单、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于扩充、应用范围广等特点的微型固体激光器制作方法。
与现有技术相比，本发明的优点：
1）在先技术中的固体激光器通过独立反射镜构建谐振腔，制作工艺复杂、独立反射镜和工作增益介质之间存在位置摆放固定要求，机械结构部件较多，结构复杂。本发明基于固体增益介质本身固态特性，将固体增益介质加工成多边形柱状结构；在多边形柱状结构的每个侧面上设置有反射膜，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口。本发明属于单元件谐振腔结构，系统简单、便于实现、单元件谐振腔结构、可靠性高、集成度高，固体激光器制作方法简单。
2）在先技术中的固体激光器的系统构建影响激光工作输出特性的稳定性，影响激光器性能和可靠性，影响应用范围，并且难于微型化。本发明采用单一部件构成谐振腔，并且为固态元件，部件制作工艺简单，所制备的激光器也易于微型化、易于集成、功能易于扩充、应用范围广。
附图说明
图1为本发明的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一种微型固体激光器制作方法，如图1所示，是基于固体增益介质本身固态特性，将固体增益介质加工成多边形柱状结构；在多边形柱状结构的每个侧面上设置有反射膜，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口；泵浦光束从至少一个侧面入射激励固体增益介质，受激发射光在多边形柱状结构谐振腔内多次传播，形成稳定激光输出。
本实施例的具体实现步骤为：
步骤(1)将固体增益介质1加工成多边形柱状结构，多边形柱状结构的多个侧面为光学工作面。本实施例中固体增益介质1采用掺钕钇铝石榴石，加工成具有轴对称的矩形柱状结构；
步骤(2)在固体增益介质1的多个侧面上设置有反射膜，反射膜对于激光工作波长为高反射率，反射率均不低于93%，固体增益介质1自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口；至少一个侧面的反射膜对于泵浦光束波长为高透过率，透过率均不低于90%，作为泵浦光输入窗口。本实施例中，固体增益介质1共有四个侧面，分别设置有第一反射膜101、第二反射膜102、第三反射膜103、第四反射膜104，第一反射膜101、第二反射膜102和第四反射膜104共四个反射膜对于激光工作波长的反射率为99%；第三反射膜103对于激光工作波长的反射率为97%，作为激光输出窗口；第一反射膜101对于泵浦光束波长的透过率为98%，作为泵浦光输入窗口；
步骤(3)泵浦光束2经过泵浦光输入窗口的第一反射膜101入射到固体增益介质1自身形成的多边形柱状结构谐振腔，受激发射光在多边形柱状结构谐振腔内多次传播，形成稳定激光光场，激光3从作为激光输出窗口的第三反射膜103输出。
本实施例成功实现了1064纳米波长的激光输出。本发明具有系统简单、便于实现、单元件谐振腔结构、制作简单、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于扩充、应用范围广等特点。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1. 一种微型固体激光器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)将固体增益介质加工成多边形柱状结构，多边形柱状结构的多个侧面为光学工作面；
步骤(2)在固体增益介质的多个侧面上设置有反射膜，反射膜对于激光工作波长为高反射率，反射率均不低于93%，固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔；至少一个侧面的反射率低于其余侧面反射率，作为激光输出窗口；至少一个侧面的反射膜对于泵浦光束波长为高透过率，透过率均不低于90%，作为泵浦光输入窗口；
步骤(3)泵浦光束经过泵浦光输入窗口入射到固体增益介质自身形成的多边形柱状结构谐振腔，受激发射光在多边形柱状结构谐振腔内多次传播，形成稳定激光光场，激光从激光输出窗口输出。
2.如权利要求1所述的一种微型固体激光器制作方法，其特征在于：所述的固体增益介质为等边多边形柱状结构、对称非等边多边形柱状结构的一种。
3.如权利要求1所述的一种微型固体激光器制作方法，其特征在于：所述的固体增益介质的侧面设置的反射膜为多层介质反射膜、金属反射膜、微结构反射膜的一种。
4.如权利要求1所述的一种微型固体激光器制作方法，其特征在于：所述的固体增益介质的材料为红宝石、掺钕钇铝石榴石、氟化钇锂、自激活激光晶体、可调谐激光晶体的一种。
5.如权利要求1所述的一种微型固体激光器制作方法，其特征在于：所述的泵浦光束为半导体激光器光束、气体激光器光束、固态激光器光束、染料激光器光束、非相干光束的一种。
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