CN112952535A

CN112952535A - 一种m型折叠非稳腔

Info

Publication number: CN112952535A
Application number: CN201911176420.4A
Authority: CN
Inventors: 刘万发; 徐东东; 李义民; 谭彦楠
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-06-11

Abstract

本发明提供一种M型折叠非稳腔，包括：凹面反射镜和凸面反射镜，所述凹面反射镜和凸面反射镜构成正分支非稳腔，所述非稳腔还包括置于所述凸面反射镜一侧的刮刀镜，以及能够改变激光光路方向的光转折部；经所述凹面反射镜发出的激光束射入所述光转折部后沿与所述激光束光轴平行但方向相反的光路射向所述凸面反射镜，并通过所述刮刀镜耦合输出。使用本发明提供的折叠非稳腔可以很好地实现对增益介质不均匀性的补偿，克服了传统光泵激光器谐振腔稳定性能差的缺点。

Description

一种M型折叠非稳腔

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体而言，尤其涉及一种能够补偿激光增益和折射率不均匀性的M型折叠非稳腔。

背景技术

高能半导体泵浦固体激光器(DPSSL)在激光加工、国防科技、科学研究等领域有着广泛的应用。光速质量是DPSSL的核心指标之一，使用非稳腔是获得良好光束质量的常用手段之一。此外，在提高泵浦光的注入能量，获得良好的激光定标放大能力方面，侧面泵浦方式相比于端面泵浦更具优势。

但是采用侧面泵浦会导致激光横截面内激光增益和折射率不均匀，而常规非稳腔无法对增益和折射率的不均匀性进行补偿，从而会严重降低DPSSL的光束质量和激光效率。

发明内容

根据上述提出常规非稳腔无法对增益和折射率的不均匀性进行补偿的技术问题，而提供一种折叠非稳腔。通过将谐振腔光路设计为M型的技术方案，实现对增益介质不均匀性的补偿。

本发明采用的技术手段如下：

一种M型折叠非稳腔，包括：凹面反射镜和凸面反射镜，所述凹面反射镜和凸面反射镜构成正分支非稳腔，所述非稳腔还包括置于所述凸面反射镜一侧的刮刀镜，以及能够改变激光光路方向的光转折部；经所述凹面反射镜发出的激光束射入所述光转折部后沿与所述激光束光轴平行但方向相反的光路射向所述凸面反射镜，并通过所述刮刀镜耦合输出。

进一步地，所述光转折部包括第一平面反射镜、第二平面反射镜以及第三平面反射镜，所述第二平面反射镜的反射面与所述第一平面反射镜的反射面、第三平面反射镜的反射面相对设置；经所述凹面反射镜发出的激光束经所述第一平面反射镜、第二平面反射镜以及第三平面反射镜反射使得其光轴经历三次折返后，射向所述凸面反射镜。

进一步地，所述凹面反射镜、凸面反射镜、刮刀镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜以及第三平面反射镜，接受一定入射角度的激光照射的镜面镀全反膜。

进一步地，所述刮刀镜中间加工有小孔，刮刀镜表面与入射激光光轴之间的角度大于等于10°、小于等于45°。

本发明还提供了一种固体激光器，包括上述任意一项所述的M型折叠非稳腔。

进一步地，还包括激光增益介质和泵浦装置，所述激光增益介质设置在所述光转折部的入射激光光路及出射激光光路上。

进一步地，所述泵浦装置包括分别设置在所述激光增益介质两侧、对所述激光增益介质进行相向泵浦的第一半导体泵浦源和第二半导体泵浦源。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的非稳腔，通过对激光光路进行折叠型设计，使激光沿对称的光路射入/射出，实现了增益介质不均匀性的补偿。

2、本发明利用三块平面反射镜相对布置的简单方案，改变了激光光路方向，结构简单且易于实施。

基于上述理由本发明可在固体激光器领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中M型折叠非稳腔的结构示意图。

图2为本发明实施例中采用M型折叠非稳腔的固体激光器的结构示意图。

图中：1、凹面反射镜；2、凸面反射镜；3、刮刀镜；4、第一平面反射镜；5、第二平面反射镜；6、第三平面反射镜；7、第一半导体泵浦源；8、第二半导体泵浦源；9、激光增益介质。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明克服了传统激光器谐振腔稳定性能差的缺点，提供了一种M型折叠非稳腔的设计。如图1所示，本发明提供了一种M型折叠非稳腔，包括：凹面反射镜1和凸面反射镜2，所述凹面反射镜1和凸面反射镜2构成正分支非稳腔，所述非稳腔还包括置于所述凸面反射镜2一侧的刮刀镜3，以及能够改变激光光路方向的光转折部；经所述凹面反射镜发出的激光束射入所述光转折部后沿与所述激光束光轴平行但方向相反的光路射向所述凸面反射镜，并通过所述刮刀镜耦合输出。

进一步地，所述光转折部包括第一平面反射镜4、第二平面反射镜5以及第三平面反射镜6，所述第二平面反射镜5的反射面与所述第一平面反射镜的反射面4、第三平面反射镜6的反射面相对设置；经所述凹面反射镜发出的激光束经所述第一平面反射镜4、第二平面反射镜5以及第三平面反射镜6反射使得其光轴呈M型经历三次折返后，射向所述凸面反射镜2。

进一步地，所述凹面反射镜1、凸面反射镜2、刮刀镜3、第一平面反射镜4、第二平面反射镜5以及第三平面反射镜6，接受一定入射角度的激光照射的镜面镀全反膜。

进一步地，所述刮刀镜3中间加工有小孔，刮刀镜3表面与入射激光光轴之间的角度大于等于10°、小于等于45°。

如图2所示，本发明还提供了一种固体激光器，包括上述任意一项所述的M型折叠非稳腔，还包括激光增益介质9和泵浦装置，所述激光增益介质9设置在所述光转折部的入射激光光路及出射激光光路上。

进一步地，所述泵浦装置包括分别设置在所述激光增益介质两侧、对所述激光增益介质进行相向泵浦的第一半导体泵浦源7和第二半导体泵浦源8。

下面通过具体的实施例，对发明的技术方案做进一步阐述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的M型折叠非稳腔，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体地：

一种M型折叠非稳腔，包括凹面反射镜1、凸面反射镜2、刮刀镜3、平面反射镜4、5、6，所述凹面反射镜1和凸面反射镜2构成正分支非稳腔，刮刀镜3置于凸面反射镜2一侧，该非稳腔的光轴依次通过所述平面反射镜4、5、6共折返三次，整个谐振腔光路为M型，激光通过所述刮刀镜3耦合输出。凹面反射镜1、凸面反射镜2、刮刀镜3和平面反射镜4、5、6，对于一定入射角度的激光镀全反射膜。刮刀镜3中间加工有小孔，刮刀镜3表面发现与入射激光光轴之间的角度大于等于10°小于等于45°。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本发明还提供了一种结合M型折叠非稳腔的激光器结构。具体地：

采用实施例1所述M型折叠非稳腔固体激光器的结构，包括M型折叠非稳腔、半导体泵浦源7、8和激光增益介质9。泵浦源7、8分别从两侧对激光增益介质9进行泵浦。所述M型折叠非稳腔包括凹面反射镜1、凸面反射镜2、刮刀镜3、平面反射镜4、5、6，所述凹面反射镜1和凸面反射镜2构成正分支非稳腔，刮刀镜3置于凸面反射镜2一侧，该非稳腔的光轴依次通过所述平面反射镜4、5、6共折返三次，整个谐振腔光路为M型，激光通过所述刮刀镜3耦合输出。凹面反射镜1、凸面反射镜2、刮刀镜3和平面反射镜4、5、6，对于一定入射角度的激光镀全反射膜。刮刀镜3中间加工有小孔，刮刀镜3表面发现与入射激光光轴之间的角度等于45°。使用所发明的M型折叠非稳腔可以和好地实现对增益介质不均匀性的补偿。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种M型折叠非稳腔，包括：凹面反射镜和凸面反射镜，所述凹面反射镜和凸面反射镜构成正分支非稳腔，其特征在于，所述非稳腔还包括置于所述凸面反射镜一侧的刮刀镜，以及能够改变激光光路方向的光转折部；经所述凹面反射镜发出的激光束射入所述光转折部后沿与所述激光束光轴平行方向相反的光路射向所述凸面反射镜，并通过所述刮刀镜耦合输出。

2.根据权利要求1所述的M型折叠非稳腔，其特征在于，所述光转折部包括第一平面反射镜、第二平面反射镜以及第三平面反射镜，所述第二平面反射镜的反射面与所述第一平面反射镜的反射面、第三平面反射镜的反射面相对设置；经所述凹面反射镜发出的激光束经所述第一平面反射镜、第二平面反射镜以及第三平面反射镜反射使得其光轴经历三次折返后，射向所述凸面反射镜。

3.根据权利要求2所述的M型折叠非稳腔，其特征在于，所述凹面反射镜、凸面反射镜、刮刀镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜以及第三平面反射镜，接受一定入射角度的激光照射的镜面镀全反膜。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的M型折叠非稳腔，其特征在于，所述刮刀镜中间加工有小孔，刮刀镜表面与入射激光光轴之间的角度大于等于10°且小于等于45°。

5.一种固体激光器，其特征在于，包括权利要求1-4中任意一项所述的M型折叠非稳腔。

6.根据权利要求5所述的固体激光器，其特征在于，还包括激光增益介质和泵浦装置，所述激光增益介质设置在所述光转折部的入射激光光路及出射激光光路上。

7.根据权利要求6所述的固体激光器，其特征在于，所述泵浦装置包括分别设置在所述激光增益介质两侧、对所述激光增益介质进行相向泵浦的第一半导体泵浦源和第二半导体泵浦源。