CN111916986A - 一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔 - Google Patents

一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔 Download PDF

Info

Publication number
CN111916986A
CN111916986A CN202010750112.4A CN202010750112A CN111916986A CN 111916986 A CN111916986 A CN 111916986A CN 202010750112 A CN202010750112 A CN 202010750112A CN 111916986 A CN111916986 A CN 111916986A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cavity
mirror
laser
solid
thermal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202010750112.4A
Other languages
English (en)
Inventor
韩克祯
王国梅
张文飞
耿雪
刘晓娟
满忠胜
秦华
张华年
付圣贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Technology filed Critical Shandong University of Technology
Priority to CN202010750112.4A priority Critical patent/CN111916986A/zh
Publication of CN111916986A publication Critical patent/CN111916986A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1106—Mode locking
    • H01S3/1112—Passive mode locking
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔。腔型采用参数优选的五镜W型腔，当热焦距为200mm时，晶体处、腔镜M5处和腔镜M1处在弦切面的振荡光斑半径分别为306μm、101μm和429μm，在弧矢面的振荡光斑半径分别为298μm、100μm和428μm；当激光晶体的热焦距从150mm变化到250mm过程中，谐振腔内光斑变化缓慢，满足热不灵敏谐振腔条件。

Description

一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔
技术领域
本发明属于激光技术领域，特别涉及当激光晶体的热焦距从150mm变化到250mm时，激光晶体处、可饱和吸收镜处的光斑分别保持在300 μm和100 μm附近，呈现热不灵敏特性的五镜W型全固态锁模谐振腔。
背景技术
半导体激光器泵浦的全固态激光器在工作时，由于晶体热效应的影响，不同泵浦功率下晶体的热焦距不同，激光谐振腔的稳定性以及腔内振荡激光的光斑大小也会随之发生变化。如果腔内激光模式半径变化太大则会严重影响泵浦光斑和振荡光斑的匹配，甚至超出谐振腔的稳定区导致激光器不能出光。用于锁模的全固态激光器，还要保证可饱和吸收镜处的光斑不能太大，以保证谐振腔内的激光脉冲能量能够超过可饱和吸收体的饱和通量。
本发明采用五镜W型谐振腔，采用经过优选的谐振腔参数，保证了当激光晶体的热焦距从150mm变化到250mm时，谐振腔一直保持稳定，并且激光晶体处、可饱和吸收镜处的光斑始终维持在300 μm和100 μm附近，既满足激光晶体处泵浦光斑和激光振荡光斑的大小匹配，又保证了可饱和吸收镜处的光斑足够小。谐振腔总长度为2488.67mm。
发明内容
本发明目的在于提供一套用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔。
本发明采用五镜W腔型，激光晶体选用a轴切割的Nd:YVO4，掺杂浓度为原子数百分比0.3%，晶体长度6mm。激光波长为1064nm。各腔镜的曲率半径分别为：R1=∞、R2=1002.73mm、R3=1397.26mm、R4=136.60mm、R5=∞，各腔镜及激光晶体之间的空间距离分别为：l 1=1273.32mm、l 21=851.56mm、l 22=44.37mm、l 3=197.23mm、l 4=116.19mm。腔镜M2 、M3、M4处的折叠半角分别为5°、10°和5°。其中腔镜M5是可饱和吸收镜，腔镜M1是激光输出耦合镜。腔镜M1 、M2、M3和M4所用的材料为K9玻璃。腔镜M1 、M2、M3和M4的口径均为2.54cm。
本发明采用的谐振腔可以获得的激光振荡参数为：当热焦距为200mm时，晶体处、腔镜M5处和腔镜M1处在弦切面的振荡光斑大小分别为306μm、101μm和429μm，在弧矢面的振荡光斑大小分别为298μm、100μm和428μm；当热焦距从150mm变换到250mm时，腔内光斑变化缓慢，满足热不灵敏条件。
本发明有益效果
本发明激光谐振腔的优势为：弦切面和弧矢面像散小、激光晶体处振荡激光光斑半径大小适宜，可饱和吸收镜处的振荡光斑半径大小合适，并且激光晶体热焦距从150毫米到250毫米变化过程中，谐振腔腔内的光斑半径基本保持不变，满足热不灵敏条件。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明五镜W型谐振腔结构与参数标示示意图；
图2是本发明五镜W型谐振腔在弦切面和弧矢面内的光斑半径大小分布示意图；
图3是本发明五镜W型谐振腔晶体处在弦切面和弧矢面内的光斑半径随热焦距的变化关系图；
图4是本发明五镜W型谐振腔腔镜M1处在弦切面和弧矢面内的光斑半径随热焦距的变化关系图；
图5是本发明五镜W型谐振腔腔镜M5处在弦切面和弧矢面内的光斑半径随热焦距的变化关系图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明中，激光晶体选用a轴切割的Nd:YVO4，掺杂浓度为原子数百分比0.3%，晶体长度6mm。各腔镜的曲率半径分别为：R1=∞、R2=1002.73mm、R3=1397.26mm、R4=136.60mm、R5=∞，各腔镜及激光晶体之间的空间距离分别为：l 1=1273.32mm、l 21=851.56mm、l 22=44.37mm、l 3=197.23mm、l 4=116.19mm。腔镜M2 、M3、M4处的折叠半角分别为5°、10°和5°。其中腔镜M5是可饱和吸收镜，腔镜M1是激光输出耦合镜。
腔镜M1、M2、 M3和 M4均采用K9玻璃，腔镜M1内侧表面(12)镀1064nm高反膜，M1外侧表面(11)镀1064nm增透膜。腔镜M3外侧表面(31)镀808nm增透膜，内侧表面(32)镀808nm增透膜和1064nm高反膜。腔镜M2内侧表面(22)和 M4内侧表面(42)均镀1064nm高反膜。腔镜M5可以是一块平面反射型半导体可饱和吸收镜，也可以是一块镀1064nm高反膜的平面K9玻璃，其内侧表面(52)涂敷一层可饱和吸收材料，如石墨烯纳米片等。激光晶体Nd:YVO4两端面抛光并且镀808nm增透膜和1064nm增透膜。
当激光晶体热焦距为200mm时，利用ABCD矩阵法计算得到的谐振腔内部振荡光斑的半径大小分布如图2所示。激光晶体处，弦切面和弧矢面内的光斑半径分别为306μm和298μm；腔镜M5处，弦切面和弧矢面内的光斑半径分别为101μm和100μm。
当激光晶体热焦距变化时，其晶体处在弦切面和弧矢面内的光斑半径随热焦距的变化关系如图3所示。可见，热焦距从150mm变化到250mm过程中，弦切面和弧矢面内的光斑半径变化非常缓慢，并且两个面内的光斑半径差别非常小，都在300μm附近。只要合适选择泵浦光耦合系统，就可以一直保证泵浦光斑和振荡光斑在激光晶体处的大小相匹配。
当激光晶体热焦距变化时，输出腔镜M1处在弦切面和弧矢面内的光斑半径随热焦距的变化关系如图4所示。可见，热焦距从150mm变化到250mm过程中，弦切面和弧矢面内的光斑半径变化较为平缓，并且两个面内的光斑半径大小比较接近，都在420μm~500μm附近。
当激光晶体热焦距变化时，腔镜M5处在弦切面和弧矢面内的光斑半径随热焦距的变化关系如图5所示。可见，热焦距从150mm变化到250mm过程中，弦切面和弧矢面内的光斑半径变化较为缓慢，并且两个面内的光斑半径大小非常接近。

Claims (5)

1.一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔，其特征在于：采用参数优选的五镜W腔型，当激光晶体的热焦距从150mm变化到250mm时，谐振腔保持稳定并且腔内光斑变化缓慢，满足热不灵敏条件；各腔镜的曲率半径分别为：R1=∞、R2=1002.73mm、R3=1397.26mm、R4=136.60mm、R5=∞，各腔镜及激光晶体之间的空间距离分别为：l 1=1273.32mm、l 21=851.56mm、l 22=44.37mm、l 3=197.23mm、l 4=116.19mm；腔镜M2 、M3、M4处的折叠半角分别为5°、10°和5°；其中腔镜M5是可饱和吸收镜，腔镜M1是激光输出耦合镜。
2.如权利要求1所述的一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔，其特征在于：激光晶体选用a轴切割的Nd:YVO4，掺杂浓度为原子数百分比0.3%，晶体长度6mm。
3.如权利要求1所述的一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔，其特征在于：激光工作波长为1064nm。
4.如权利要求1所述的一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔，其特征在于：腔镜M1 、M2、M3和M4所用的材料为K9玻璃。
5.如权利要求1所述的一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔，其特征在于：腔镜M1 、M2、M3和M4的口径均为2.54cm。
CN202010750112.4A 2020-07-30 2020-07-30 一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔 Withdrawn CN111916986A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010750112.4A CN111916986A (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010750112.4A CN111916986A (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111916986A true CN111916986A (zh) 2020-11-10

Family

ID=73287610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010750112.4A Withdrawn CN111916986A (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111916986A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101986479A (zh) * 2010-08-26 2011-03-16 大恒新纪元科技股份有限公司 一种全固态激光谐振腔
CN109244810A (zh) * 2018-10-23 2019-01-18 山东理工大学 一种基于天牛群优化算法的激光谐振腔设计方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101986479A (zh) * 2010-08-26 2011-03-16 大恒新纪元科技股份有限公司 一种全固态激光谐振腔
CN109244810A (zh) * 2018-10-23 2019-01-18 山东理工大学 一种基于天牛群优化算法的激光谐振腔设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160006129A (ko) 광학 증폭기 및 그 프로세스
CN109217096B (zh) 一种基于电光晶体的可调偏振双半反高斯空心调q激光器
CN104283101A (zh) 全固态单频可调谐红光激光器
CN108365515A (zh) 一种单端泵浦高功率窄脉冲基模激光器及其工作方法
WO2022198892A1 (zh) 一体化无熔点高效率光纤激光器
CN111916986A (zh) 一种用于全固态锁模激光器的热不灵敏谐振腔
CN104466633A (zh) 一种基于单晶光纤的高功率光纤激光器
CN208352709U (zh) 一种微片脊波导激光器及微片脊波导可调谐激光器
Cui et al. 880 nm laser-diode end-pumped Nd: YVO 4 slab laser at 1342 nm
Wang et al. Investigation of LD end-pumped Nd: YVO4 crystals with various doping levels and lengths
Yang et al. Continuous-Wave Green Laser of 9.9 W by Intracavity Frequency Doubling in Laser-Diode Single-End-Pumped Nd: YVO4/LBO
JP2005012008A (ja) 光ファイバレーザ
CN102468601A (zh) 一种对称平平腔Nd:YAG千瓦级1064nm激光器
CN101350495A (zh) 变反射率拉曼激光器
CN113328330B (zh) 一种高纯度轨道角动量可调谐的单晶光纤涡旋激光器
CN109980496B (zh) 一种用于固体激光器的多边形晶体及全固态激光器
CN116231436A (zh) 一种激光器
Ren et al. Silicon wafer: A direct output coupler in Tm: YLF Laser
CN212412425U (zh) 一种带有V型腔的全固态准三能级228.5nm脉冲激光器
Wittrock High Power Rod, Slab, and Tube Lasers
CN220754000U (zh) 低阶微片涡旋光激光器
CN212412424U (zh) 基于V型腔和环形腔的全固态准三能级228.5nm激光器
Li et al. Optimization of passively Q-switched lasers by taking into account intracavity laser spatial distribution
US6937630B2 (en) Laser oscillation method and laser device
Doucet et al. Linearly Polarizing Laser Mirror for Q-switched Operation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20201110

WW01 Invention patent application withdrawn after publication