CN108270143A - 一种板条激光器谐振腔 - Google Patents

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王旭葆
蔡玉娜
王宏超
张洪曼
邓培
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape

Abstract

本发明公开了一种板条激光器谐振腔，属于激光和光学设计技术领域该板条激光器谐振腔包括反射镜、激光晶体、全反镜、第一激光二极管泵浦模块和第二激光二极管泵浦模块。反射镜上镀有高反膜及部分反射膜，高反膜及部分反射膜相交于第一分界，第一分界线和第二分界线的垂直距离不影响激光的输出，第一激光二极管泵浦模块和第二激光二极管泵浦模块分别从两端位置端面泵浦激光晶体。对激光晶体采用循环液体(去离子水)冷却，抑制Nd：YVO4的热透镜效应，提高输出功率稳定性和光束质量。

Description

一种板条激光器谐振腔
技术领域
本发明属于激光和光学设计技术领域，具体涉及一种板条激光器谐振腔。
背景技术
板条激光器解决了固体激光器自身的热畸变问题，但其性能并没有预期的好，因此，自20世纪70年代以来，有很多的文章及专利报导，对板条激光器的泵浦、冷却方式、聚光腔以及光学谐振腔等提出了一些具体解决方法和改进措施。
常规的板条激光器平行平面谐振腔输出镜为全反镜，或者在其腔内加一个有一定倾斜角度的反射镜，采用线光源输出方式。本发明的板条激光器谐振腔利用反射镜的高反膜使光束产生谐振，而反射镜的另一部分半透半反膜，实现输出。
发明内容
本发明的板条激光器谐振腔目的利用反射镜对波前进行分割，实现可调谐的输出形式，使板条激光器拥有良好的转换效率和输出模式。
本发明采用的技术方案为一种板条激光器谐振腔，该板条激光器谐振腔包括反射镜1、激光晶体2、全反镜3、第一激光二极管泵浦模块8和第二激光二极管泵浦模块9。
激光晶体2设置在反射镜1和全反镜3之间，反射镜1的外侧设有第一激光二极管泵浦模块8，全反镜3的外侧设有第二激光二极管泵浦模块9。
反射镜1上镀有高反膜4及部分反射膜5，高反膜4及部分反射膜5相交于第一分界线6，第一分界线6和第二分界线7的垂直距离不影响激光的输出，第一激光二极管泵浦模块8和第二激光二极管泵浦模块9分别从两端位置端面泵浦激光晶体2。
第一分界线6设置在谐振腔中心线以上，将反射镜1面向腔内一侧水平分为两部分，分别为高反膜4和部分反射膜5，第二分界线7为激光晶体2靠近反射镜1一侧的上边线。
反射镜1的部分反射膜5与高反膜4镀有不同反射率，其中经过高反膜4、激光晶体2以及全反镜3的光束在腔内产生谐振；而经过部分反射膜5的光束，作为输出。
第一激光二极管泵浦模块8从激光晶体2端面泵浦，经过反射镜1的高反膜4，而不经过部分反射膜5。
第二激光二极管泵浦模块9从激光晶体2端面泵浦，经过全反镜3。
反射镜1的高反膜4及部分反射膜5的第一分界线6在中心线以上，保证有足够的光通过高反膜4发生谐振，同时有部分光经过部分反射膜5输出。
激光晶体2与反射镜1的距离在满足热稳区条件下，靠近反射镜1，使光斑尺寸较大。
附图说明
图1为板条激光器谐振腔示意图。
图2为谐振腔内光斑半径随位置的变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图内容，详细介绍发明内容：
图1为板条激光器谐振腔示意图，包括：反射镜1，激光晶体2，全反镜3，第一激光二极管泵浦模块8和第二激光二极管泵浦模块9。整个谐振腔形状为平平腔，腔外含有第一激光二极管泵浦模块8和第二激光二极管泵浦模块9。利用第一激光二极管泵浦模块8、第二激光二极管泵浦模块9及激光晶体2在腔内形成1064nm激光，激光分为两部分光，一部分光经过膜4产生谐振，另一部分光通过反射镜1的部分反射膜5输出。
反射镜1为K9玻璃平面镜，光学镜片基片尺寸长为15mm，宽为13mm，厚度3mm。高反膜4及部分反射膜5的第一分界线6与第二分界线7距离0.2mm。第一分界线6由于镀膜交接，有0.1mm的宽度。采用两面镀膜方式，面向腔内一侧的高反膜4为0°入射的1064nm波长反射膜，反射率大于99.8％，部分反射膜5为0°入射的1064nm半透半反膜，反射率为50％；面向腔外一侧镀有0°入射808nm高透膜，透过率大于95％。
激光晶体2是Nd：YVO4，长为12mm，宽为10mm，厚度为1mm，两个通光端面镀有1064nm增透膜，对激光晶体2采用循环液体(去离子水)冷却，抑制Nd：YVO4的热透镜效应，提高输出功率稳定性和光束质量，冷却水温度设置在20℃。
全反镜3为K9玻璃平面镜，光学镜片基片尺寸长为15mm，宽为13mm，厚度3mm。采用两面镀膜方式，面向腔内一侧镀有0°入射的1064nm反射膜，反射率大于99.8％，面向腔外一侧镀有0°入射808nm高透膜，透过率大于95％。
利用软件模拟谐振腔内光斑半径随位置的变化，令腔长(约等于热焦距)为405mm，满足热稳区条件时，靠近反射镜1处光斑比较大。取激光二极管泵浦模块2距反射镜1为110mm，距全反镜3为295mm，利用MATLAB模拟光斑大小如图2。
采用功率为150W的808nm作为第一激光二极管泵浦模块8和第二激光二极管泵浦模块9，第一激光二极管泵浦模块8从反射镜1高反膜4的外侧泵浦激光晶体2，激光二极管泵浦模块9从全反镜3的外侧泵浦激光晶体2。

Claims (5)

1.一种板条激光器谐振腔，其特征在于：该板条激光器谐振腔包括反射镜(1)、激光晶体(2)、全反镜(3)、第一激光二极管泵浦模块(8)和第二激光二极管泵浦模块(9)；
激光晶体(2)设置在反射镜(1)和全反镜(3)之间，反射镜(1)的外侧设有第一激光二极管泵浦模块(8)，全反镜(3)的外侧设有第二激光二极管泵浦模块(9)；
反射镜(1)上镀有高反膜(4)及部分反射膜(5)，高反膜(4)及部分反射膜(5)相交于第一分界线(6)，第一分界线(6)和第二分界线(7)的垂直距离不影响激光的输出，第一激光二极管泵浦模块(8)和第二激光二极管泵浦模块(9)分别从两端位置端面泵浦激光晶体(2)；
第一分界线(6)设置在谐振腔中心线以上，将反射镜(1)面向腔内一侧水平分为两部分，分别为高反膜(4)和部分反射膜(5)，第二分界线(7)为激光晶体(2)靠近反射镜(1)一侧的上边线；
反射镜(1)的部分反射膜(5)与高反膜(4)镀有不同反射率，其中经过高反膜(4)、激光晶体(2)以及全反镜(3)的光束在腔内产生谐振；而经过部分反射膜(5)的光束，作为输出。
2.根据权利要求1所述的一种板条激光器谐振腔，其特征在于：第一激光二极管泵浦模块(8)从激光晶体(2)端面泵浦，经过反射镜(1)的高反膜(4)，而不经过部分反射膜(5)。
3.根据权利要求1所述的一种板条激光器谐振腔，其特征在于：第二激光二极管泵浦模块(9)从激光晶体(2)端面泵浦，经过全反镜(3)。
4.根据权利要求1所述的一种板条激光器谐振腔，其特征在于：反射镜(1)的高反膜(4)及部分反射膜(5)的第一分界线(6)在中心线以上，保证有足够的光通过高反膜(4)发生谐振，同时有部分光经过部分反射膜(5)输出。
5.根据权利要求1所述的一种板条激光器谐振腔，其特征在于：激光晶体(2)与反射镜(1)的距离在满足热稳区条件下，靠近反射镜(1)，使光斑尺寸较大。
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