CN113783095B - 一种端面泵浦固体激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种端面泵浦固体激光器，包括N级双程放大光路和/或N级单程放大光路，N为大于或等于1的自然数；每一级放大光路中包括一个泵浦元件，每相邻两个放大光路中，两个所述泵浦元件分别位于激光器光路的左右两侧。激光在每一级放大光路中被放大，最终满足所需使用的激光功率后，从固体激光器输出。本发明提供的固体激光器可以使用较少数量的激光高反射镜，使得每一级放大光路中，泵浦源发出的光与信号光同轴，对信号光进行多级放大；因为减少了激光高反射镜的使用，从而缩短了光程，大大降低了激光器的调试难度，降低了激光器在所有反射镜处的损耗，提高了激光放大功率和光束质量，激光器系统稳定性也大大增强。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域，涉及一种端面泵浦固体激光器。
背景技术
在端面泵浦固体激光器实现激光放大的光路结构中，为实现信号光与泵浦光的匹配使激光放大，往往需采用大量的光路调节元件，使光路多次转折，从而进行放大。如说明书附图1所示的一种端面泵浦固体激光器，包括一个双程放大光路和两个单程放大光路，每一级放大光路中，泵浦元件设置均设置在光路系统的同一侧。在第一级双程放大光路中，种子源1发出的信号光经过隔离元件、两个45°激光高反射镜51、52传输至第一激光晶体61，泵浦光经过一个45°激光反泵浦光高透镜71传输至第一激光晶体61，对信号光完成第一级单程放大；放大后的信号光传输至45°激光高反泵浦光高透镜71，被反射至0°激光反射镜8，由0°激光反射镜8原路返回，第二次经过激光晶体61，完成第一级双程放大；放大后的信号光经过两个45°激光高反射镜51、52继续原路返回至隔离元件，被隔离元件改变传输方向，向下传输进入第二单程放大光路。在第二单程放大光路中，信号光先后经过四个45°激光高反射镜53、54、55、56，再经由一个45°激光高反泵浦光高透镜72，与经过45°激光高反泵浦光高透镜72传输的泵浦光同轴，泵浦光和信号光一起传输至第二激光晶体62，信号光完成第二级单程放大，进入下一级放大光路中。完成第二级放大的信号光经过三个45°激光高反射镜57、58、59和一个45°激光高反泵浦光高透镜73后，与第三级放大光路中的、经过45°激光高反泵浦光高透镜73的泵浦光头同轴传输，一起进入第三激光晶体63，信号光完成第三次放大被输出。
在图1所示的端面泵浦多级放大光路中，每一级放大光路的泵浦元件均位于激光器的同一侧，第一级双程放大光路中，共使用了三个45°激光高反射镜和一个45°激光高反泵浦光高透镜，使得信号光与泵浦光同轴传输，对信号光进行放大；第二级单程放大光路中，共使用了四个45°激光高反射镜和一个45°激光高反泵浦光高透镜，使得信号光与泵浦光同轴传输，对信号光进行放大；第三级单程放大光路中，共使用了三个45°激光高反射镜和一个45°激光高反泵浦光高透镜，使得信号光与泵浦光同轴传输，对信号光进行放大。由此可见，在图1所示的端面泵浦多级放大光路中，每一级放大光路均需要较多的反射元件对光路进行转折，过多的反射元件使得激光器的调试复杂度加大，影响激光光束质量，也增加了激光器的在光路调节元件处的损耗，再加上如果光路调节元件本身稳定性不足，也会对激光器产生极大的影响。
发明内容
为解决现有技术中上述问题，本发明提出了一种端面泵浦固体激光器。具体技术方案如下。
一种端面泵浦固体激光器，包括种子源、多个泵浦元件、多个激光晶体、隔离元件和多组光路调节元件；所述端面泵浦固体激光器中包括1级双程放大光路和N级单程放大光路，N为大于或等于1的自然数；所述双程放大光路包括种子源、隔离元件、第一组光路调节元件、第一泵浦源和第一激光晶体；所述N级放大光路中的每一级单程放大光路包括第二泵浦源、第二激光晶体和第二组光路调节元件；每相邻两个放大光路中，两个所述泵浦元件分别位于激光器光路的左右两侧；在所述双程放大光路中，第一组光路调节元件包括4个高反射光学元件，其中2个高反射光学元件为45°激光高反射镜，1个高反射光学元件为0°激光高反射镜，1个高反射光学元件为45°激光高反泵浦光高透镜，所述种子源发出的信号光经过所述隔离元件后，经过两个所述45°激光高反射镜至所述第一激光晶体，所述第一泵浦元件发出的泵浦光经过所述45°激光高反泵浦光高透镜传输至第一激光晶体，完成第一级单程放大；经过所述第一激光晶体放大的信号光经所述45°激光高反泵浦光高透镜传输至所述0°激光高反射镜，被原路返回至所述隔离元件，在原路返回光路中，信号光第二次经过第一激光晶体，完成双程放大；所述种子源发出的信号光在所述1级双程放大光路中完成双程放大后，返回至隔离元件时，传输方向改变，进入下一级单程放大光路；在所述单程放大光路中，第二组光学调节元件包括至多三个高反射光学元件，所述三个高反射光学元件为2个45°激光高反射镜和1个45°激光高反泵浦光高透镜；所述信号光经过所述45°激光高反射镜及所述45°激光高反泵浦光高透镜后，与第二泵浦元件发出的泵浦光同轴传输，所述第二泵浦元件发出的泵浦光经过所述45°激光高反泵浦光高透镜后，与所述信号光一起入射至第二激光晶体，信号光完成单程放大，进入下一级单程放大光路或输出。
优选地，在所述1级双程放大光路或所述N级单程放大光路中，所述泵浦元件发出的激光与该级放大光路中的信号光同轴传输。
优选地，所述端面泵浦固体激光器包括整形元件，用于对信号光进行光束整形，使得信号光的束腰位置位于所述激光晶体内。
优选地，用于对泵浦元件发出的泵浦光进行整形，使得泵浦光聚焦在所述激光晶体内。
优选地，所述整形元件包括准直透镜和/或聚焦透镜。
优选地，所述隔离元件包括两个二分之一波片和两个隔离器。
本发明提供的端面泵浦固体激光器，包括多级激光放大光路，与现有技术中每一级放大光路中的泵浦元件均位于激光器的同一侧不同，本发明中相邻两级放大光路中的泵浦元件间隔放置，分别位于激光器的左右两侧，从而可以使用较少数量的激光高反射镜，使得每一级放大光路中，泵浦源发出的光与信号光同轴，对信号光进行多级放大；同时减少了激光高反射镜和光束整形元件的使用，缩短了光程，大大降低了激光器的调试难度，降低了激光器在所有反射镜处的损耗，提高了激光放大功率和光束质量，激光器系统稳定性也大大增强。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为现有技术中一种端面泵浦固体激光器的光路图。
图2为本发明提出的一种端面泵浦固体激光器的光路图。
1.种子源，21.~23.第一~第三泵浦元件，31.二分之一波片，32.二分之一波片，41.隔离器，42.隔离器，51.~59.第一~第九45°激光高反射镜，61.~63.第一~第三激光晶体，71.~73.第一~第三45°激光高反泵浦光高透镜，8.0°激光反射镜。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
说明书附图1为本发明提供的一种端面泵浦具体激光器，如图所示，包括一个双程放大和两个单程放大共三级激光放大光路。其中，三个泵浦元件21~23分别间隔设置在激光器光路的左右两侧。
种子源1发出的信号光经过二分之一波片31、隔离器41、隔离器42及二分之一波片32构成的隔离元件之后，被两个45°激光高反射镜51、52反射至第一激光晶体61中，第一泵浦元件21发出的泵浦光经过第一45°激光高反泵浦光高透镜71，与信号光同轴传输，一起进入第一激光晶体61，信号光完成第一级单程放大；被放大的信号光经由第一45°激光高反泵浦光高透镜71反射至0°激光反射镜8，由此原路返回，信号光第二次经过第一激光晶体61，完成第一级双程放大。
完成双程放大的信号光继续原路返回至隔离元件，经过隔离器42时，改变传输方向，向下传输被两个45°激光高反射镜53、54反射，并经过第二45°激光高反泵浦光高透镜72反射后，与第二泵浦元件22发出经过第二45°激光高反泵浦光高透镜72透射后的泵浦光同轴传输，一起进入第二激光晶体62，由此完成第二级单程放大。
完成第二级单程放大的信号光向前传输，被45°激光高反射镜55和第三45°激光高反泵浦光高透镜73反射后，与第三泵浦元件23发出的、经过第三45°激光高反泵浦光高透镜73透射后的泵浦光同轴传输，一起进入第三激光晶体63，由此完成第三级单程放大。完成第三级单程放大的信号光被输出激光器。
本实施例提供的固体激光器中，共包括一个双程放大光路和两个单程放大光路。在实际使用中，根据所需要使用的激光功率，可对激光器中的放大光路个数进行选择，灵活使用多个双程放大光路和/或单程放大光路，以达到所需要的激光功率。
在本实施例中，固体激光器还可包括整形元件，用于对信号光进行光束整形，使得信号光的束腰位置位于所述激光晶体内；还可包括对泵浦元件发出的泵浦光进行整形的整形元件，使得泵浦光聚焦在所述激光晶体内。整形元件包括准直透镜和/或聚焦透镜。
本实施例提供的端面泵浦固体激光器，包括多级激光放大光路，与现有技术中每一级放大光路中的泵浦元件均位于激光器的同一侧不同，本实施例中相邻泵浦元件间隔放置，分别位于激光器的左右两侧，从而可以使用较少数量的激光高反射镜，使得每一级放大光路中，泵浦源发出的光与信号光同轴，对信号光进行多级放大；减少了激光高反射镜和光束整形元件的使用，缩短了光程，大大降低了激光器的调试难度，降低了激光器在所有反射镜处的损耗，提高了激光放大功率和光束质量，激光器系统稳定性也大大增强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种端面泵浦固体激光器，包括种子源、多个泵浦元件、多个激光晶体、隔离元件和多组光路调节元件；其特征在于，所述端面泵浦固体激光器包括1级双程放大光路和N级单程放大光路，N为大于或等于1的自然数；所述双程放大光路包括种子源、隔离元件、第一组光路调节元件、第一泵浦源和第一激光晶体；所述N级放大光路中的每一级单程放大光路包括第二泵浦源、第二激光晶体和第二组光路调节元件；每相邻两个放大光路中，两个所述泵浦元件分别位于激光器光路的左右两侧；在所述双程放大光路中，第一组光路调节元件包括4个高反射光学元件，其中2个高反射光学元件为45°激光高反射镜，1个高反射光学元件为0°激光高反射镜，1个高反射光学元件为45°激光高反泵浦光高透镜，所述种子源发出的信号光经过所述隔离元件后，经过两个所述45°激光高反射镜至所述第一激光晶体，所述第一泵浦元件发出的泵浦光经过所述45°激光高反泵浦光高透镜传输至第一激光晶体，完成第一级单程放大；经过所述第一激光晶体放大的信号光经所述45°激光高反泵浦光高透镜传输至所述0°激光高反射镜，被原路返回至所述隔离元件，在原路返回光路中，信号光第二次经过第一激光晶体，完成双程放大；所述种子源发出的信号光在所述1级双程放大光路中完成双程放大后，返回至隔离元件时，传输方向改变，进入下一级单程放大光路；在所述单程放大光路中，第二组光学调节元件包括至多三个高反射光学元件，所述三个高反射光学元件为2个45°激光高反射镜和1个45°激光高反泵浦光高透镜；所述信号光经过所述45°激光高反射镜及所述45°激光高反泵浦光高透镜后，与第二泵浦元件发出的泵浦光同轴传输，所述第二泵浦元件发出的泵浦光经过所述45°激光高反泵浦光高透镜后，与所述信号光一起入射至第二激光晶体，信号光完成单程放大，进入下一级单程放大光路或输出。
2.根据权利要求1所述的一种端面泵浦固体激光器，其特征在于，在所述1级双程放大光路或所述N级单程放大光路中，所述泵浦元件发出的激光与该级放大光路中的信号光同轴传输。
3.根据权利要求1所述的一种端面泵浦固体激光器，其特征在于，所述端面泵浦固体激光器包括整形元件，用于对信号光进行光束整形，使得信号光的束腰位置位于所述激光晶体内。
4.根据权利要求1所述的一种端面泵浦固体激光器，其特征在于，所述端面泵浦固体激光器包括整形元件，用于对泵浦元件发出的泵浦光进行整形，使得泵浦光聚焦在所述激光晶体内。
5.根据权利要求3或4所述的一种端面泵浦固体激光器，其特征在于，所述整形元件包括准直透镜和/或聚焦透镜。
6.根据权利要求1所述的一种端面泵浦固体激光器，其特征在于，所述隔离元件包括两个二分之一波片和两个隔离器。
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