CN104617488B - 基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器 - Google Patents

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Abstract

一种基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，包含：一半导体激光器阵列；一耦合透镜组，该耦合透镜组位于半导体激光器阵列的输出光路上；一光学镜片，在耦合透镜组之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上；一激光晶体，在光学镜片之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上；一衍射光栅，该衍射光栅位于激光晶体之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上，该衍射光栅与半导体激光器阵列输出光路成一预定夹角；一第一输出镜，该输出镜位于衍射光栅衍射的光路上；一第二输出镜，在第一输出镜之后，位于衍射光栅衍射的光路上。本发明具有简单有效、易于调节、工作稳定可靠、实用性强、适用范围广的优势。

Description

基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体为一种基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器。
背景技术
由于半导体激光阵列本身结构的原因，整体的光束质量不高，空间亮度不高，限制了半导体激光器在很多方面的应用。光谱组合是提高半导体激光器阵列的光束质量的方法之一，将半导体激光阵列放置于一个由变换透镜、衍射光栅和输出镜构成的外腔中，阵列的每一个发光单元的波长通过外腔反馈被锁定，阵列的每一个发光单元的光束在输出耦合镜上重叠，并按相同的方向输出。理想情况下，组合输出光束质量在组束的方向为单一发光单元的光束质量，输出功率按阵列单元数累加。
发明内容
本发明基于光谱组合的方法，提供了一种宽带泵浦方式，将激光晶体置于光谱组合腔内，利用半导体激光器阵列直接泵浦。传统泵浦方式将半导体激光器阵列经过复杂整形后再用于泵浦，往往已损失较多能量。本发明优化半导体激光器阵列的光束质量，提高泵浦效率，泵浦耦合结构简单；同时，本发明中泵浦光可在光谱组合腔内多次经过激光晶体，光光转换效率高；而且光谱锁定后输出光谱宽，为宽带泵浦方式。本发明具有简单有效、易于调节、工作稳定可靠、实用性强、适用范围广的优势。
本发明提供一种基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，包含：
一半导体激光器阵列；
一耦合透镜组，该耦合透镜组位于半导体激光器阵列的输出光路上；
一光学镜片，在耦合透镜组之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上；
一激光晶体，在光学镜片之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上；
一衍射光栅，该衍射光栅位于激光晶体之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上，该衍射光栅与半导体激光器阵列输出光路成一预定夹角；
一第一输出镜，该输出镜位于衍射光栅衍射的光路上；
一第二输出镜，在第一输出镜之后，位于衍射光栅衍射的光路上。
本发明的有益效果是，具有简单有效、易于调节、工作稳定可靠、实用性强、适用范围广的优势。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图对本发明做进一步说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中耦合透镜组的结构示意图；
图3是半导体激光器阵列自由运转时的输出光谱，带宽(半峰宽FWHM位置)为2nm；
图4是半导体激光器阵列在光谱组合时作为泵浦源的输出光谱，带宽展宽至14nm。
具体实施例
请参阅图1、2所示，本发明涉及一种基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，包括：
一半导体激光器阵列1，作为泵浦源，发射808nm波长，经过快轴准直。半导体激光器阵列1的后腔面反射率≥95％，前腔面镀增透膜(反射率≤0.5％)。半导体激光器阵列1包括19个发光单元，填充因子为20％，发光单元条宽为100μm，空间周期为500μm，快慢轴发散角为63°×8°。
一耦合透镜组2：包括依序排列的快轴准直镜21、慢轴准直镜22和聚焦透镜23，该耦合透镜组对半导体激光器阵列1发出的激光进行汇聚，使其聚焦点位于(后叙的)衍射光栅5上。对半导体激光器阵列1发出的激光器进行汇聚，使其聚焦点位于光栅5上。半导体激光器阵列1和衍射光栅5分别位于耦合透镜组的前后焦平面上，耦合透镜组的有效焦距f≈240mm。
一光学镜片3，对半导体激光器阵列1发出的激光波长具有高透过率，对激光晶体4产生的激光波长具有高反射率。
一激光晶体4，为激光增益晶体，作为谐振腔(光学镜片3和光学镜片7)内的激光工作物质。增益晶体为Nd：YAG。泵浦后产生波长为1064nm。
一衍射光栅5为闪耀光栅，作用是实现光谱合束，将上述不同角度入射的激光束经光栅衍射后沿同一方向出射，采用衍射光栅的一级衍射。
一第一输出镜6，对半导体激光器阵列1发出的激光波长具有一定的反射率(反射率10％)，对增益晶体4产生的激光波长具有高透射率。输出半导体激光器阵列1发出的激光波长。
一第二输出镜7，对半导体激光器阵列1发出的激光波长具有高反射率，对激光晶体4产生的激光波长具有一定的反射率(反射率15％)。增益晶体4产生的激光波长。
该半导体激光器阵列1的光谱组合外腔由半导体激光器阵列1的前腔面、耦合透镜组2、光栅5、第一输出镜6构成。
该光学镜片3、晶体4、第二输出镜7构成激光振荡腔。
该半导体激光器阵列1作为泵浦源，发出976nm的波长I，经过耦合透镜组2汇聚于衍射光栅5上，其中经过光学镜片3和晶体4.激光器阵列1上不同位置的每个发光单元以不同角度入射到光栅5。衍射光栅作用是实现光谱合束，将上述不同角度入射的激光束经光栅衍射后沿同一方向出射。选择和设计光栅时，使其对激光器阵列1的一级衍射效率最大，利用其一级衍射效率进行光谱组合。
所述的泵浦源发出的波长在光学镜3、晶体4、第二输出镜7构成激光振荡腔中多次折返，对晶体4进行泵浦。晶体4发出波长II在光学镜3、输出镜7构成的腔内振荡，从输出镜7中输出。
工作过程为：
半导体激光器阵列1的光谱组合外腔由半导体激光器阵列1的前腔面、耦合透镜组2、衍射光栅5、第一输出镜6构成。
激光振荡腔由光学镜片3、激光晶体4、第二输出镜7构成。
半导体激光器阵列1作为泵浦源，发出波长，经过耦合透镜组2汇聚于衍射光栅5上，其中经过光学镜片3和激光晶体4.半导体激光器阵列1上不同位置的每个发光单元以不同角度入射到衍射光栅5。衍射光栅作用是实现光谱合束，将上述不同角度入射的激光束经光栅衍射后沿同一方向出射。选择和设计光栅时，使其对激光器阵列1的一级衍射效率最大，利用其一级衍射效率进行光谱组合。
然后波长在光学镜3、晶体4、输出镜7构成激光振荡腔中多次折返，对晶体4进行泵浦。晶体4发出波长II在光学镜3、输出镜7构成的腔内振荡，从输出镜7中输出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，包含：
一半导体激光器阵列；
一耦合透镜组，该耦合透镜组位于半导体激光器阵列的输出光路上；
一光学镜片，在耦合透镜组之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上；
一激光晶体，在光学镜片之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上；
一衍射光栅，该衍射光栅位于激光晶体之后，位于半导体激光器阵列的输出光路上，该衍射光栅与半导体激光器阵列输出光路成一预定夹角；
一第一输出镜，该输出镜位于衍射光栅衍射的光路上；
一第二输出镜，在第一输出镜之后，位于衍射光栅衍射的光路上。
2.根据权利要求1所述的基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，其中半导体激光器阵列作为泵浦源，输出波长100nm-10μm，工作方式为连续波输出和脉冲输出，半导体激光器阵列的后腔面镀增透膜。
3.根据权利要求1所述的基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，其中耦合透镜组包括：依序排列的快轴准直镜、慢轴准直镜和聚焦透镜，该耦合透镜组对半导体激光器阵列发出的激光进行汇聚，使其聚焦点位于衍射光栅上。
4.根据权利要求1所述的基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，其中光学镜片对半导体激光器阵列发出的激光波长具有高透过率，对激光晶体产生的激光波长具有高反射率。
5.根据权利要求1所述的基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，其中激光晶体为增益晶体，该激光晶体的材料为Nd：YAG、Yb：YAG、Er：YAG、Cr：YAG、Nd：glass、Yb：glass、Er：glass或Ti：sapphire。
6.根据权利要求1所述的基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，其中衍射光栅为闪耀光栅，作用是实现光谱合束，将不同角度入射的激光束经光栅衍射后沿同一方向出射，光栅为透射式光栅或反射式光栅。
7.根据权利要求1所述的基于光谱组合的宽带泵浦方式的激光器，其中第一输出镜对半导体激光器阵列发出的激光波长的反射率为0.0001％-99.9999％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5392308A (en) * 1993-01-07 1995-02-21 Sdl, Inc. Semiconductor laser with integral spatial mode filter
US6192062B1 (en) * 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
CN102025105A (zh) * 2009-09-09 2011-04-20 中国科学院半导体研究所 闪耀光栅外腔半导体激光器及其准直方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7065107B2 (en) * 2003-07-25 2006-06-20 Aculight Corporation Spectral beam combination of broad-stripe laser diodes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5392308A (en) * 1993-01-07 1995-02-21 Sdl, Inc. Semiconductor laser with integral spatial mode filter
US6192062B1 (en) * 1998-09-08 2001-02-20 Massachusetts Institute Of Technology Beam combining of diode laser array elements for high brightness and power
CN102025105A (zh) * 2009-09-09 2011-04-20 中国科学院半导体研究所 闪耀光栅外腔半导体激光器及其准直方法

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