CN1109387C

CN1109387C - 固体激光器

Info

Publication number: CN1109387C
Application number: CN97118001.6A
Authority: CN
Inventors: 葛田信幸
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2003-05-21
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1074997A; US6539044B1; CN1176507A; DE19738121A1

Abstract

一种固体激光器包含有一个振荡激光使之作为激发光的半导体激光器11，一个使激光成为平行光的准直透镜12，一个使平行激光聚焦并导引被聚焦的激光到激光媒质22的聚焦透镜21，激光媒质22，和光学共振器25，其中固体激光器包括放置激光半导体11和准直透镜12于同一光轴16上的第一箱体10，以及放置聚焦透镜21，激光媒质22，和光学共振器25于同一光轴26上的第二箱体20，箱体是可拆卸的。

Description

固体激光器

本发明涉及一种利用半导体激光器作为光源来激励激光媒质的固体激光器。

作为一种传统的固体激光器，图3图解说明了采用端激励系统来构造包含有一激光媒质端面和反射镜的共振器。

该固体激光器包含有一个振荡激光作为激励光的抽运半导体激光器30，一个使从激励半导体激光器产生的振荡激光成为平行光的准直透镜31，一个将从准直透镜31中输出的激光聚焦并导引被聚焦的激光到激光媒质33的聚焦透镜32。聚焦透镜具有这样的结构，使各平行光的焦点位于激光媒质33的一个表面上或者位于它的稍微内侧的一点上。此外，固体激光器包括有吸收被聚焦透镜32聚焦的激光的激光媒质33，激光媒质33由Nd-YAG晶体组成，该晶体是由YAG(钇铝石榴石)晶体掺杂Nd得到的。位于激光媒质对面的输出镜34具有一个在激光媒质33中感应发出的激光的入射面，光学共振器35由输出镜34和激光媒质33的一个端面组成。借助于光学共振器35，激光媒质和输出镜34间的激光通过共振被放大。部分被放大的光通过输出镜34被输出。在这种固体激光器中，激励半导体激光器30的激光输出面是一个参考面，其它元件被布置在光轴36上，并从总体上进行位置调节。

在具有如上结构的固体激光器中，固体激光器包含的所有部件，例如透镜，反射镜和激光媒质中，激励半导体激光器30的寿命最短。由于电涌，过载电流和静电，半导体激光器最容易发生故障，从而需要经常更换激励半导体激光器30。

然而，在上述的固体激光器的结构中，如果更换激励半导体激光器30，需要执行下述步骤：将固体激光器的所有部件分别拆卸下来，在更换激励半导体激光器30之后将激励半导体激光器30的激光逸出辐射面作为参考面，其它的所有部件，即准直透镜31，聚焦透镜32，激光媒质33和输出镜34依次进行位置调节，结果为了完成这样的工作，需要化费大量的劳动和较长的时间。由于随着部件数目的增加，装配该固体激光器需要更长的时间，因此，完成装配工作是很困难的。

本发明的目的是提供一种更换激励半导体激光器时，能够容易地并且高效地完成更换、装配和调节工作的固体激光器。

为了实现上述发明目的，根据本发明得到的固体激光器包括一个用来振荡激光使之作为激发光的激光半导体器，一个使激光成为平行光的光学系统，一个将借助于光学系统被变为平行光的激光聚焦并且导引被聚焦的激光到激光媒质的聚焦透镜，吸收激光并输出自发发射光的激光媒质，限制自发发射光以通过诱导发射来使激光振荡的光学共振器，其中固体激光器包括存放激光半导体和光学系统的第一箱体，在第一箱体中，激光半导体和光学系统被布置在同一光轴上，及存放聚焦透镜，激光媒质和光学共振器的第二箱体，在第二箱体中，聚焦透镜，激光媒质和光学共振器被布置在同一光轴上，该固体激光器的特点在于这些箱体是可拆卸的。

此外，第二箱体在结构上可具有一个将光学共振器输出的激光输出为平行光的输出透镜。

另外，光学共振器在结构上包括激光媒质的一个端面和布置在端面对面的部分可透射镜。

而且，作为本发明的一个具体实施例，一个波长转换部件被布置在包含于光学共振器的激光媒质和部分可透射镜之间，从而提供了一种波长转换型固体激光器的结构。

如上所述，根据本发明的固体激光器具有这样的结构，第一和第二箱体单独地被布置在各自的预定位置上，从而保持一种可拆卸的安装状态。此外，进行维修时，例如更换布置在箱体中的部件时，更换工作是在各个部分中进行的，并且在各个箱体中校准部件的位置相当简单。因而，并不需要整个地校准固体激光器的所有部件的位置。

换句话说，对各个箱体可进行位置校准以便操作上更为高效，从第一个箱体中发出的到第二个箱体的激励光通过准直透镜后成为平行光，从而不必以高精度使两箱体间的光轴对准。例如，即使光轴彼此轻微地偏移，或者光轴倾斜相交，由于位置调节的容限很宽，因而安装各个箱体很容易。

图1是图解说明根据本发明的一个实施例得到的固体激光器的结构图。

图2是图解说明根据本发明的另一个实施例得到的固体激光器的共振器部件的结构图。

图3是图解说明传统的固体激光器的结构图。

现在参看附图，在下面将详细说明本发明的最佳实施例。

图1为图解说明本发明的一个实施例的结构图。

根据本发明得到的固体激光器包括两部分，即，半导体激光器部分1和共振器部分2，两部分1和2都是可拆卸的，它们可以很方便地安装或拆卸。

首先，半导体激光器部分1在结构上包括一个箱体10，箱体10用来存放一个用于振荡激光使之作为激发光的激励半导体激光器11和一个使激光成为定位于同一光轴16的平行光的准直透镜12。

另一方面，共振器部分2包括聚焦透镜21，激光媒质22，反射共振腔镜23和输出透镜24，它们被布置在同一光轴26上，在结构上它们被放置在箱体20中。聚焦透镜21用来聚焦由准直透镜12产生的平行激光束以使平行光束的聚焦点可位于激光媒质22的一个表面或稍微内侧的一点上。输出透镜24将透过反射共振腔镜23的部分激光变为平行光。在箱体20中，由于激光媒质22的激励，从激光媒质中输出自发发射光。光学共振器25包括激光媒质端面221和反射共振腔镜23的镜面，并限制自发发射光于激光媒质端面221和反射共振腔镜23之间，从而由于诱导发射而使激光束振荡。

另外，箱体10和箱体20分别带有小孔101和201，小孔101和201用来透射激光。安装固体激光器时，小孔101和201彼此相对。

下面说明装配半导体激光部分1和共振器部分2的方法。

准直透镜12的位置取决于激励半导体激光器11，将准直透镜的光轴直线对准激励半导体激光器以便从激励半导体激光器11中发出的激发光通过准直透镜后为平行光，将激励半导体激光器11和准直透镜12装入箱体10中就形成半导体激光器部分1。

接下来，从半导体激光器部分1中发出的平行光被聚焦透镜21聚焦，然后对聚焦透镜21和激光媒质22进行位置校准以便被聚焦的激发光可聚焦于激光媒质22的一个表面上或者稍微内侧的一点上，并对反射共振腔镜23进行位置校准以使输出最大。此外，对输出透镜24进行位置校准以使从反射共振腔镜23发出的输出光成为平行光，在这种情况下，将它们放置在箱体20中，从而形成共振器部分2。

分别装配半导体激光器部分1和共振器部分2之后，将它们置于共同基座上，在半导体激光器部分1和共振器部分2之间进行位置校准，并布置它们以使输出最大，从而完成装配。

在装配半导体激光器部分1和共振器部分2时，并不是必须成对地生产部分1和部分2，允许大量地生产任一部分。这样，例如，采用预制的半导体激光器部分1作为参考，利用上述的方法可接连地大量生产共振器部分2或者采用共振器部分2作为参考，根据上述的方法可接连地大量生产半导体激光器部分1。

在半导体激光器部分1和共振器部分2之间进行位置校准时，最好是使半导体激光器部分1的光轴16和共振器部分2的光轴26一致。然而，由于部分1和部分2是通过大直径的平行光线束连接起来的，因而位置调节的容限大。例如，即使光轴16和光轴26稍微倾斜相交，固体激光器的输出光束仍可保证一定的角度，从而两部分可容易地组合。因而，如上所述，即使这两部分是采用特定部分作为相关参考而再生产出来的，它们也可便利地构造固体激光器。

另外，激励半导体激光器11处于不良状态时，可能要整个地更换半导体激光器部分1，在更换激励半导体激光器11后校准激励半导体激光器11和准直透镜12的位置。重新安装半导体激光器部分1和共振器部分2，从而便于构成固体激光器。

下面说明了根据本发明得到的具有上述结构的固体激光器的运行情况。

从半导体部分1的激励半导体激光器11中发出的激光通过准直透镜12后成为平行光，平行光通过半导体部分1的小孔101和共振器部分2的小孔201后被聚焦透镜21聚焦入射，以便平行光的聚焦点位于激光媒质22的一个表面上或者位于激光媒质的稍微内侧的一点上。

借助于入射的激光束，激光媒质被激励以发出预定波长的激光。所发出的光被构造于端面221和镜面之间的光学共振器所限制，从而被放大，其结果是部分光从反射共振腔镜23被输出，并通过输出透镜24平行地被输出到固体激光器外面。端面221是激光媒质22的激光束入射处，镜面是反射共振腔镜23的激光束入射或反射处。

图2是图解说明本发明的另一个实施例的结构图。

在本实施例中，除了图1所示的实施例的结构外，在光学共振器25中安装了一个非线性光学晶体27，例如KN(K₃NbO₄)。这样，本实施例被应用为将波长为946nm的光转换为波长为473nm的光输出的波长转换激光器。

和上面的实施例一样，本发明在结构上还可在输出透镜24的后面布置一个仅透射激光二极管光的滤光镜，一个半透镜或类似物，从而取出部分输出光并和利用发光二极管探测光强度的光学系统组合。

Claims

1.一种固体激光器，包含：

一个振荡激光使之作为激发光的半导体激光器，

一个使激光成为平行光的光学系统，

一个使经光学系统后得到的平行激光聚焦并导引被聚焦的激光到激光媒质的聚焦透镜，

吸收激光并输出自发发射光的激光媒质，和

限制自发发射光以通过诱导发射使激光振荡的光学共振器，

其中固体激光器包含包括放置于同一光轴上的激光半导体和光学系统的第一箱体，以及包括放置于同一光轴上的聚焦透镜，激光媒质，和光学共振器的第二箱体，这些箱体是可拆卸的，且第一箱体的后部和第二箱体的前部分别设有小孔以透射激光，且这两个小孔彼此相对。

2.如权利要求1所述的一种固体激光器，其特征在于第二箱体带有一个将光学共振器输出的激光变为平行光输出的输出透镜。

3.如权利要求1或2所述的一种固体激光器，其特征在于光学共振器包括激光媒质的一个端面和一个布置在端面对面的部分可透射镜。

4.如权利要求3所述的一种固体激光器，其特征在于一个波长转换件被布置在激光媒质和部分可透射镜之间。