CN200947520Y - 低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器，属于绿光激光装置技术领域。该绿光激光器包括全反镜，在全反镜的凹面一侧沿光路设置Q开关、两个型号相同的泵浦源、在泵浦源中设置激光棒、在两激光棒的中间设置90°石英旋光片、在激光棒之后设置平平谐波反射镜、谐波反射镜之后设置非线性倍频晶体、倍频晶体之后设置平平输出镜。本实用新型的优点在于：结构紧凑，整体装置体积小，能耗低功率大，生产成本低，转换效率高，光束质量好并且稳定可靠。可广泛应用于激光彩色显示、激光医疗、工业激光加工、科研、核工业、海底探测以及军事光电对抗等领域。

Description

低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器

技术领域

本实用新型及一种低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器，属于绿光激光装置技术领域。

背景技术

全固态绿光激光器是利用非线性频率变换技术在可见光范围内获得较高输出功率的一种激光技术。全固态绿光激光器由于具有效率高、光束质量好、运转可靠、体积小以及寿命长等优点，使其在激光彩色显示、激光医疗、工业激光加工、科研、核工业、海底探测以及军事光电对抗等领域中得到广泛的应用，成为国内外激光研究的热点之。

采用声光Nd:YAG内腔倍频技术是实现高功率绿光光源的重要途径之一。由于受激光晶体热致双折射效应、谐振腔热稳定性、倍频晶体热效应以及声光Q开关关断能力等因素的限制，使一般绿光激光器平均功率难以提高，且稳定性差。尽管国内有少数几个实验室中已有超过100W的大功率绿光报道，但由于以上各种原因，大于100W的绿光激光器在国内还没有产品化，这大大限制了其在工业、科研等领域的实际应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器，该激光器具有消耗功率低、输出功率大和安装调节方便的特点。

本实用新型的是通过下述技术方案加以实现的，一种低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器，其特征在于包括在凹面镀有对基频光全反膜的全反镜1，在全反镜的凹面一侧沿光路设置Q开关2；两个型号相同的半导体二极管侧面泵浦组件或是闪光灯的泵浦源3和3’；在泵浦源中设置Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF或Yb:YAG材料的激光棒4和4’，激光棒两端面镀有对基频光的增透膜；在两激光棒的中间设置90°石英旋光片5，该石英旋光片两端面镀有对基频光的增透膜；在激光棒4’之后设置平平谐波反射镜6，该谐波反射镜面向激光晶体的一面镀有对基频光的增透膜，另一面镀有对基频光高透，对倍频光高反的膜层；谐波反射镜之后设置KTP或LBO非线性倍频晶体7，倍频晶体两端面镀有对基频光和倍频光的增透膜；倍频晶体之后设置平平输出镜8，该输出镜的面向腔内的镜面镀有对基频光高反、对倍频光高透的膜层，背向腔内的镜面对倍频光镀有增透膜。

本实用新型的优点在于：采用双棒串接的方式，有效克服了单个模块泵浦功率不够高的限制，充分利用更廉价的泵浦源提高激光器的输出功率；两根激光棒中间放置90°旋光器，巧妙的使两激光棒的热致双折射效应相互抵消；采用优化的平凹热稳腔型设计，使谐振腔可以补偿热效应，同时增大了模体积；靠近凹面镜处放置Q开关，凹面镜一端较粗的光束有利于声光器件的关断，实现较高的峰值功率；通过理论计算和实验校正两步法，精确确定倍频晶体使用常温冷却水时光线正入射的切割角度，从而在保证激光器性能不变坏的情况下，使倍频晶体与两激光棒仅用一套水冷装置进行冷却，使激光器产品化时总的体积更小，结构紧凑，转换效率高、性能稳定可靠生产成本低。该激光器可广泛应用于激光彩色显示、激光医疗、工业激光加工、科研、核工业、海底探测以及军事光电对抗等领域，具有可观的经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图中：1-全反镜；2-Q开关；3，3’-激光棒；4，4’-泵浦源；5-90°石英旋光片；6-谐波反射镜；7-倍频晶体；8-输出镜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，但并不是限制本实用新型。

如图1，泵浦源4和4’选用两台180W(808nm)半导体激光泵浦组件，设计了一套电源控制两激光泵浦组件；两套泵浦组件中间放置90°石英旋光片5；全反镜1选用凹面曲率半径为1.5m的凹面镜，凹面对1064nm镀有全反膜；Q开关2选用一个声光Q开关，其驱动功率为100W，调制频率为1～50kHz，声光晶体双面镀有1064nm增透膜；激光棒3和3’选用两根φ3×67mm的Nd:YAG棒，棒两端镀有1064nm增透膜；谐波反射镜选用石英镜片，面向激光棒的一面对1064nm镀有增透膜，面向倍频晶体的一面镀有对1064nm高透、对532nm高反的膜层；倍频晶体6选用θ＝90°，＝24.1°切割的KTP晶体，尺寸为4×4×10mm，双面对1064nm和532nm镀有增透膜；倍频晶体与两个泵浦模块使用同一套水冷，冷却温度为25℃，控温精度±0.1℃；输出镜7为平平镜，面向腔内的一面镀有对1064nm高反、对532nm高透的膜层；背向腔内的一面对532nm镀有高透膜。

整个激光器元件布局的尺寸如下：整个腔长470mm左右，两激光棒中心距140mm左右，90°旋光片放置在两激光棒中间任意位置，左激光晶体的左端面距离全反镜110mm左右，声光Q开关放置在全反镜与激光晶体之间，位置可前后调节，右激光晶体的右端面距离全反镜160mm左右，KTP晶体放置在激光晶体与输出镜之间，靠近输出镜以获得小的倍频光斑，谐波反射镜放置在倍频晶体与右激光棒之间。整个激光器仅使用一台水冷机。用以色列产的Nova II型激光功率/能量计测量本实施例的功率，Q开关重复频率为10KHz，泵浦电流为23.5A时，532nm激光平均输出功率达到60W，此时光光转换效率为16.7％。在平均输出功率为55W时连续运转两小时，每两分钟记录一次数据，计算出不稳定度为1.02％(均方根)。

采用实施例的激光器，配以激光外部控制系统(伺服电机/语音卡/运动控制卡)，研制了一台高功率激光地标机，激光射程大于10公里，各项性能稳定可靠。

采用实施例的激光器，配以激光表演设计系统，研制了一台大功率绿光激光表演机，色彩强烈眩目，各项性能稳定可靠。

采用实施例的激光器，配以光纤传输系统、内窥镜等部件，研制了一台绿激光前列腺治疗仪，已进行的动物实验表明该仪器各项性能稳定可靠。

增大两泵浦组件的功率，采用市售的150W(1064nm)模块，可获得更大的532nm输出功率。已实现平均功率大于120W的稳定绿光激光输出，以此为基础，正在开发的大功率绿激光前列腺治疗仪，可用于前列腺增生巨大的患者，具有可观的社会效益和经济效益。

Claims (1)

1.一种低能耗大功率的双棒串接平凹直腔绿光激光器，其特征在于包括在凹面镀有对基频光全反膜的全反镜(1)，在全反镜的凹面一侧沿光路设置Q开关(2)；两个型号相同的半导体二极管侧面泵浦组件或是闪光灯的泵浦源(3、3’)；在泵浦源中设置Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF或Yb:YAG材料的激光棒(4、4’)，激光棒两端面镀有对基频光的增透膜；在两激光棒的中间设置90°石英旋光片(5)，该石英旋光片两端面镀有对基频光的增透膜；在激光棒(4’)之后设置平平谐波反射镜(6)，该谐波反射镜面向激光晶体的一面镀有对基频光的增透膜，另一面镀有对基频光高透，对倍频光高反的膜层；谐波反射镜之后设置KTP或LBO非线性倍频晶体(7)，倍频晶体两端面镀有对基频光和倍频光的增透膜；倍频晶体之后设置平平输出镜(8)，该输出镜的面向腔内的镜面镀有对基频光高反、对倍频光高透的膜层，背向腔内的镜面对倍频光镀有增透膜。

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