CN107123924B - 多光束输出的激光器 - Google Patents

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Abstract

一种多光束输出的激光器，包括泵浦源、平面前腔镜、激光增益介质、平面输出耦合镜，其特点是在所述的激光增益介质和平面输出耦合镜之间置有腔内拼合透镜，所述的平面输出耦合镜位于所述的腔内拼合透镜的像方焦平面。本发明具有结构简单、激光增益介质利用率高和输出功率高的特点。

Description

多光束输出的激光器
技术领域
本发明涉及激光器,特别是一种多光束输出的激光器。
背景技术
多光束输出的激光器，在空间激光测高、光存储多光束并行直写光刻以及激光加工等领域中有重要应用价值，多光束输出激光器用于汽车发动机多点点火，可以大大提高燃油利用率和发动机效率，能有效降低汽车尾气NOx的排放量。多光束激光器在诸多领域的应用前景，引起了人们对多光束激光器的研发。日本Takunori Taira(High Peak Power,Passively-switched Microlaser for Ignition of Engines，IEEE Journal of QuantumElectronics,2010,46:277-284，Laser Research Center，Institute for Molecular，Japan)报道了一种多光束输出的固体激光器，它在泵浦系统中采用了三束独立的泵浦光准直耦合装置，授权公告号为CN103928831B的中国发明专利申请公开了一种多光束输出固体激光器，采用达曼光栅将一束泵浦光分光成多束，这两种方法都采用多点泵浦的方式，在增益介质中形成多个泵浦点，这些方法可以有效获得多光束输出，一定程度上也增加了晶体的利用率，但其泵浦区域局限于泵浦点处的局部区域，晶体中热分布也不均匀，这势必限制强泵浦条件的激光输出特性。
发明内容
本发明目的在于克服上述技术的不足，提供一种多光束输出的激光器。该激光器具有结构简单、激光效率高和输出功率高的特点。
本发明的技术解决方案如下：
一种多光束输出的激光器，包括泵浦源、平面前腔镜、激光增益介质、平面输出耦合镜，其特点是在所述的激光增益介质和平面输出耦合镜之间置有腔内拼合透镜，所述的平面输出耦合镜位于所述的腔内拼合透镜的像方焦平面。
所述的泵浦源为灯泵浦源或激光器泵浦源。
所述的平面前腔镜，镀信号激光零度高反、零度以外高透膜，且对泵浦光宽角度高透。
所述的平面前腔镜置于所述的腔内拼合透镜物方焦平面以内。
所述的激光增益介质是固体激光介质，或气体激光介质。
所述的激光增益介质的通光面镀激光增透膜。
所述的激光增益介质的泵浦面镀泵浦光增透膜。
所述的激光增益介质的前端面兼作激光器前腔镜。
所述的腔内拼合透镜，由焦距相同的多个消球差透镜拼接而成，透镜数量为3-6片，各透镜光心的连续呈正三角形、正方形、正五边形或正六边形分布，对应地具有3束、4束、5束或6束激光输出。
所述的平面输出耦合镜可替换为端面镀激光部分透射膜的调Q元件或锁模元件。
本发明原理如下：
从几何光学角度简单介绍谐振腔原理，平行于谐振腔轴线方向的光束，入射到腔内拼合透镜上，然后汇聚于各自焦点，一部分信号光经反射平面镜反射回拼合透镜，变回平行于谐振腔轴线方向的平行光束，垂直入射到激光器平面前腔镜，经平面前腔镜反射后，再次入射到腔内拼合透镜，形成正反馈，产生激光振荡，同时，在拼合透镜各焦点位置处，经由平面输出耦合镜输出多光束激光。将平面输出耦合镜替换为端面镀激光部分透射膜的调Q元件或锁模元件后，可实现高峰值功率多光束脉冲输出。
本发明的优点:
1.本发明为多光束输出的激光器，区别于先前获得多点输出激光器的方法，本发明独特之处在于未采用多点泵浦，因此，不需要对泵浦光做分光处理，泵浦装置简易可靠，同时避免了分光过程引入的泵浦能量损失，此外，对泵浦形式要求比较宽松，可以采用端面泵浦，也可采用侧面泵浦。
2.本发明具有激光介质增益区利用率高的优点，拼合透镜横截面在激光介质上的投影区域都可用于产生激光增益，大大增加了激光晶体的利用率，更便于实现高效率、高功率输出。
3.本发明可以将平面输出耦合镜替换为端面镀激光部分透射膜的调Q元件或锁模元件，实现高峰值功率脉冲运转。
附图说明
图1为本发明的多光束输出激光器的装置实施例1示意图
图2为本发明的多光束输出激光器的装置实施例2示意图
图3为三拼合透镜示意图
图4为四拼合透镜示意图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，图1为本发明的多光束输出激光器的装置实施例1示意图，由图可见，本发明
本发明多光束输出激光器，构成包括泵浦源1、平面前腔镜2、激光增益介质3、腔内拼合透镜4、平面输出耦合镜5，特点是在所述的激光增益介质3和平面输出耦合镜5之间置有腔内拼合透镜4、所述的平面输出耦合镜5置于所述的腔内拼合透镜4像方焦平面。
腔内箭头标识激光腔内的谐振回路，平行于谐振腔轴线方向的光束，经过腔内拼合透镜4，汇聚于反射平面镜5，部分光反射回拼合透镜4，变回平行于谐振腔轴线方向的平行光束，垂直入射到平面前腔镜2，形成正反馈，产生激光振荡，同时，在拼合透镜4各焦点位置处，经由平面输出耦合镜5输出多光束激光。
本发明中激光增益介质3的前端面同时作为激光器前腔镜时，装置如图2所示，图2为本发明的多光束输出激光器的装置实施例2示意图，激光增益介质3左端面镀信号激光零度高反、零度以外高透膜，且对泵浦光宽角度高透。对于镀膜难以达到以上要求的膜系，激光增益介质3置于所述的腔内拼合透镜4物方焦平面以内。
将平面输出耦合镜5替换为端面镀激光部分透射膜的调Q元件或锁模元件，如Cr4+:YAG晶体，晶体左端面镀激光高透膜，右端面镀激光部分透过膜，可实现高峰值功率脉冲运转的多光束输出。
所述的腔内拼合透镜4，由焦距相同的多个消球差透镜拼接而成，透镜数量为3-6片，各透镜光心的连续呈正三角形、正方形、正五边形或正六边形分布，对应地具有3束、4束、5束或6束激光输出。图3为三拼合透镜示意图，图4为四拼合透镜示意图，图3和图4拼合透镜置于本发明的谐振腔中，则相应地具有3束、4束激光输出。
实验表明，本发明具有装置结构简单、激光效率高和输出功率高的特点。

Claims (9)

1.一种多光束输出的激光器，包括泵浦源(1)、平面前腔镜(2)、激光增益介质(3)、平面输出耦合镜(5)，其特征是在所述的激光增益介质(3)和平面输出耦合镜(5)之间置有腔内拼合透镜(4)，所述的平面输出耦合镜(5)位于所述的腔内拼合透镜(4)的像方焦平面，所述的腔内拼合透镜(4)由焦距相同的多个消球差透镜拼接而成，透镜数量为3-6片，各透镜光心的连线呈正三角形、正方形、正五边形或正六边形分布。
2.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的泵浦源为灯泵浦源或激光器泵浦源。
3.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的平面前腔镜，镀信号激光零度高反、零度以外高透膜，且对泵浦光宽角度高透。
4.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的平面前腔镜(2)需置于所述的腔内拼合透镜(4)物方焦平面以内。
5.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的激光增益介质(3)是固体激光介质，或气体激光介质。
6.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的激光增益介质(3)的通光面镀激光增透膜。
7.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的激光增益介质(3)的泵浦面镀泵浦光增透膜。
8.根据权利要求1所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的激光增益介质(3)的前端面兼作激光器前腔镜。
9.根据权利要求1至8任一项所述的多光束输出的激光器，其特征在于所述的平面输出耦合镜(5)可替换为端面镀激光部分透射膜的调Q元件或锁模元件。
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