CN109449738A - 双路相干合成激光器 - Google Patents

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姜玲玲
熊正东
胡舒武
魏蒙恩
江健涛
程庭清
江海河
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    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
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Abstract

本发明公开了一种双路相干合成激光器。它由谐振腔反射镜和泵浦组件组成，泵浦组件由激光工作物质、聚光腔和激励源构成；其中，谐振腔反射镜为表面镀全反膜的第一全反镜(M1)、第二全反镜(M2)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)，以及一面镀增透膜、另一面镀50％透过膜的45゜角半反镜(M5)，泵浦组件中的第一泵浦组件(1)发射光路的一端置有第一全反镜(M1)，另一端置有45゜角全反镜(M4)、45゜角半反镜(M5)和第三全反镜(M3)，第二泵浦组件(2)发射光路的一端置有第二全反镜(M2)，另一端置有45゜角半反镜(M5)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)。它极易于广泛地商业化应用于照明、工业加工及国防等领域。

Description

双路相干合成激光器
技术领域
本发明涉及一种合成激光器，尤其是一种双路相干合成激光器。
背景技术
随着激光在国民经济各领域和国防上应用的不断深入，人们对高输出能量激光器的关注度也越来越大。
目前，提高激光器输出能量的技术方案主要有通过串联激光器来提高增益，或通过激光放大技术来增加激光工作物质的直径，或通过多路耦合技术以获得高能量激光。这些技术方案虽能获得较高的激光能量输出，但基于高能量激光对目标的作用效果不仅取决于激光器的输出功率，也与激光的光束质量有着密切的关系，即光束质量是高能量激光的一项重要的性能指标之缘故，却也存在着不足之处，首先，串联技术受限于激光的增益饱和，限制了激光器输出能量的进一步提高；其次，放大技术于提高激光器输出能量的同时，激光的模体积也随之增加，且激光器的输出亮度没有增加；再次，多路耦合技术提高的仅是激光的输出能量，激光的亮度并没有提高，总体的光束质量反而下降了；即现有技术不同程度地有着高光束质量——高亮度难以与高能量输出同时获得的难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，提供一种结构合理，能同时获得高能量和高亮度输出的双路相干合成激光器。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，双路相干合成激光器由谐振腔反射镜和其间的泵浦组件组成，其中的泵浦组件由激光工作物质、聚光腔和激励源构成，特别是：
所述谐振腔反射镜为表面镀有全反膜的第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜和45゜角全反镜，以及一面镀有增透膜、另一面镀有50％透过膜的45゜角半反镜；
所述泵浦组件为泵浦参数相同的第一泵浦组件和第二泵浦组件；
所述第一泵浦组件发射光路的一端置有第一全反镜，另一端置有45゜角全反镜、45゜角半反镜和第三全反镜；
所述第二泵浦组件发射光路的一端置有第二全反镜，另一端置有45゜角半反镜、第三全反镜和45゜角全反镜。
作为双路相干合成激光器的进一步改进：
优选地，45゜角全反镜的表面镀有的全反膜为45°全反膜。
优选地，45゜角半反镜的一面镀有的增透膜为45°增透膜。
优选地，泵浦参数为激光工作物质的长度和直径，聚光腔的材质和尺寸，以及激励源的种类和泵浦功率。
优选地，第一泵浦组件和第二泵浦组件为固体激光泵浦组件，或全固化激光泵浦组件。
优选地，固体激光泵浦组件为Nd：YAG固体激光泵浦组件。
相对于现有技术的有益效果是：
采用这样的结构后，本发明基于激光具有的相位、光强、偏振及光谱等特性，在选用泵浦参数相同的两只泵浦组件的基础上，利用构成谐振腔反射镜的光学元件的折射、反射及衍射效应，将多束单元激光不仅耦合成了一束更高功率的激光输出，也同时增加了激光的亮度及改善了光束质量，使激光器的总体性能获得了极大的提升。经使用Nd：YAG固体激光泵浦组件作为本发明的泵浦组件进行实验验证，其完全达到了目的——输出的相干耦合激光的能量或功率是一只泵浦组件与谐振腔反射镜组成单只现有的激光器运行时的两倍，且光束直径不变、发散角不变，亮度也增加了两倍。从而使本发明极易于广泛地商业化应用于照明、工业加工及国防等领域，且还可以向多路相干耦合光源拓展。
附图说明
图1是本发明的一种基本结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
参见图1，双路相干合成激光器的构成如下：
本发明由谐振腔反射镜和其间的泵浦组件组成，其中的泵浦组件由激光工作物质、聚光腔和激励源构成；其中：
谐振腔反射镜为表面镀有全反膜的第一全反镜M1、第二全反镜M2、第三全反镜M3和45゜角全反镜M4，以及一面镀有增透膜、另一面镀有50％透过膜的45゜角半反镜M5；其中的45゜角全反镜M4的表面镀有的全反膜为45°全反膜，45゜角半反镜M5的一面镀有的增透膜为45°增透膜。
泵浦组件为泵浦参数相同的第一泵浦组件1和第二泵浦组件2；其中的泵浦参数为激光工作物质的长度和直径，聚光腔的材质和尺寸，以及激励源的种类和泵浦功率。
第一泵浦组件1发射光路的一端置有第一全反镜M1，另一端置有45゜角全反镜M4、45゜角半反镜M5和第三全反镜M3；其中的第一泵浦组件1为固体激光泵浦组件(或全固化激光泵浦组件)，具体为Nd：YAG固体激光泵浦组件。
第二泵浦组件2发射光路的一端置有第二全反镜M2，另一端置有45゜角半反镜M5、第三全反镜M3和45゜角全反镜M4；其中的第二泵浦组件2为固体激光泵浦组件(或全固化激光泵浦组件)，具体为Nd：YAG固体激光泵浦组件。
本发明工作时，由第一全反镜M1、第一泵浦组件1、45゜角全反镜M4、45゜角半反镜M5和第三全反镜M3构成的第一激光部件输出的激光到达45゜角半反镜M5后，其能量中的50％经45゜角半反镜M5反射输出、另50％透过45゜角半反镜M5至第三全反镜M3，并由第三全反镜M3反射回45゜角半反镜M5后，再由45゜角半反镜M5将其一分为二，即25％反馈给第二激光部件、另25％反馈给第一激光部件。
同样，由第二全反镜M2、第二泵浦组件2、45゜角半反镜M5、第三全反镜M3和45゜角全反镜M4构成的第二激光部件，其输出激光能量中的50％透过45゜角半反镜M5输出、另50％被45゜角半反镜M5反射至第三全反镜M3，并由第三全反镜M3反射回45゜角半反镜M5后，再由45゜角半反镜M5将其一分为二，即25％反馈给第二激光部件、另25％反馈给第一激光部件。
由第一激光部件和第二激光部件组装成的本发明最终输出的激光能量由输出的两个50％，以及反馈后输出的四个25％耦合而成，即耦合成为200％的相干耦合激光3输出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的双路相干合成激光器进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种双路相干合成激光器，由谐振腔反射镜和其间的泵浦组件组成，其中的泵浦组件由激光工作物质、聚光腔和激励源构成，其特征在于：
所述谐振腔反射镜为表面镀有全反膜的第一全反镜(M1)、第二全反镜(M2)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)，以及一面镀有增透膜、另一面镀有50％透过膜的45゜角半反镜(M5)；
所述泵浦组件为泵浦参数相同的第一泵浦组件(1)和第二泵浦组件(2)；
所述第一泵浦组件(1)发射光路的一端置有第一全反镜(M1)，另一端置有45゜角全反镜(M4)、45゜角半反镜(M5)和第三全反镜(M3)；
所述第二泵浦组件(2)发射光路的一端置有第二全反镜(M2)，另一端置有45゜角半反镜(M5)、第三全反镜(M3)和45゜角全反镜(M4)。
2.根据权利要求1所述的双路相干合成激光器，其特征是45゜角全反镜(M4)的表面镀有的全反膜为45°全反膜。
3.根据权利要求1所述的双路相干合成激光器，其特征是45゜角半反镜(M5)的一面镀有的增透膜为45°增透膜。
4.根据权利要求1所述的双路相干合成激光器，其特征是泵浦参数为激光工作物质的长度和直径，聚光腔的材质和尺寸，以及激励源的种类和泵浦功率。
5.根据权利要求1所述的双路相干合成激光器，其特征是第一泵浦组件(1)和第二泵浦组件(2)为固体激光泵浦组件，或全固化激光泵浦组件。
6.根据权利要求5所述的双路相干合成激光器，其特征是固体激光泵浦组件为Nd：YAG固体激光泵浦组件。
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