CN203387046U - Ld端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器 - Google Patents
Ld端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，在光路方向上依次包括：半导体二极管，非球面光学耦合系统，激光晶体，以及声光Q开关；所述激光晶体和声光Q开关设置在谐振腔中；所述半导体二极管输出的泵浦光，可经过非球面光学耦合系统耦合到激光晶体内产生激光；所产生激光可经谐振腔进行振荡，并由声光Q开关进行调制。本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，通过合理控制声光Q开关的驱动电脉冲宽度，在不同驱动频率下设置不同的有效电平宽度，通过对声光Q开关驱动源的特殊控制，明显拓宽激光器的频率调节范围，提高激光器的输出功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种固体激光器，特别涉及一种LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器。
背景技术
单频脉冲激光器的输出线宽窄、空间和时间波形光滑、峰值功率高、重复频率高，在基于激光的度量衡（高精度光谱、速度测量学等）、通用实验室光源（元件测试、光学检测等）、超精细加工、非线性光学、OPO泵浦源等领域有广泛的应用前景。
现有的半导体二极管泵浦单频脉冲固体激光器具有光束质量好、功率稳定性好、可靠性高、使用方便、体积小等诸多优点。但是，这种单频脉冲激光器无法实现宽频段、高功率的单频脉冲激光输出。于是，现有技术中的这种半导体二极管泵浦单频脉冲固体激光器的应用范围受到了极大的限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种采用声光调Q技术的、实现了宽频段、高功率单频脉冲激光输出的，LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体如下：
一种LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，在光路方向上依次包括：半导体二极管，非球面光学耦合系统，激光晶体，以及声光Q开关；
所述激光晶体和声光Q开关设置在谐振腔中；
所述半导体二极管输出的泵浦光，可经过非球面光学耦合系统耦合到激光晶体内产生激光；所产生激光可经谐振腔进行振荡，并由声光Q开关进行调制。
上述技术方案中，所述半导体二极管输出的泵浦光波长为808nm。
上述技术方案中，泵浦光经过非球面光学耦合系统耦合到激光晶体内产生的激光的波长为1064nm。
上述技术方案中，所述谐振腔中还设有光隔离器，该光隔离器可以使激光单向传输。
上述技术方案中，所述谐振腔中还设有标准具，该标准具可以压缩激光的线宽。
上述技术方案中，所述谐振腔为环形行波腔。
上述技术方案中，所述谐振腔包括相对的两面平面镜和相对的两面凹面镜；
所述激光晶体设置在两面平面镜之间；所述声光Q开关设置在两面凹面镜之间。
上述技术方案中，所述半导体二极管的尾纤纤芯直径为400微米，数值孔径NA=0.22。
上述技术方案中，所述激光晶体为Nd:YVO4，晶体掺杂浓度为0.1-0.5%；或者所述激光晶体为Nd:YAG，晶体掺杂浓度为0.6-1.2%。
上述技术方案中，所述标准具为石英晶体，其尺寸为Φ15x1.5mm3。
本实用新型具有以下的有益效果：
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，通过合理控制声光Q开关的驱动电脉冲宽度，在不同驱动频率下设置不同的有效电平宽度，通过对声光Q开关驱动源的特殊控制，明显拓宽激光器的频率调节范围，提高激光器的输出功率，从而获得从1Hz-200kHz连续可调的宽频段、高功率（>5W）单频脉冲激光输出。
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，采用半导体二极管端面泵浦激光晶体方式，利用环形行波腔实现1064nm激光单频运转；通过标准具压缩激光线宽；利用非球面光学耦合系统，保证激光晶体处泵浦光与晶体处的振荡激光达到很好的模式匹配，提高1064nm激光转换效率。
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，结构简单紧凑；功耗和成本低；工作寿命长；输出功率稳定；重复频率调节范围宽；峰值功率高；线宽窄；空间和时间波形光滑；可靠性高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1：LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器的原理图；
图2：扫描干涉仪的单频图。
图中的附图标记表示为：
1-半导体二极管；2、3-非球面透镜；4-激光晶体；5-光隔离器；6-标准具；7-声光Q开关；8、9-平面镜；10、11-平凹镜。
具体实施方式
本实用新型的发明思想为：本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，通过在单频激光器的谐振腔中加入调Q器件，对单频激光器进行调制。
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，采用半导体二极管端面泵浦激光晶体方式，利用环形行波腔实现1064nm激光单频运转，通过标准具压缩激光线宽，再通过声光Q开关实现单频激光的脉冲运转。输出激光具有宽的频率调节范围和高的功率。
下面结合附图对本实用新型做以详细说明。
如图1所示，本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器的输出功率大于5W，频率调节范围为1Hz-200kHz。本实用新型的单频脉冲固体激光器主要由半导体二极管1，激光晶体4，光隔离器5，标准具6，声光Q开关7等元件组成。本实用新型的单频脉冲固体激光器中，采用一个半导体二极管1构成端面泵浦方式泵浦激光晶体，其中半导体二极管1输出808nm泵浦光，可经过由非球面透镜2和非球面透镜3构成的非球面光学耦合系统耦合到激光晶体4内，进而产生的1064nm激光经过由四个腔镜构成的谐振腔进行振荡，并由声光Q开关7进行调制；光隔离器5迫使1064nm振荡光单向传输，标准具6压缩1064nm振荡光的线宽。
所述半导体二极管1采用输出功率为20W的808nm半导体二极管，其尾纤纤芯直径为400微米，数值孔径NA=0.22。激光晶体4为Nd:YVO4，其晶体尺寸为3x3x10mm3，晶体掺杂浓度为0.3%；通过TEC对激光晶体进行精确控温。所述标准具6为石英晶体，其尺寸为Φ15x1.5mm3。所述激光晶体4设置在两面平面镜之间；所述声光Q开关7设置在两面凹面镜之间。
本实用新型中，谐振腔采用环形行波腔，构成谐振腔的四个腔镜包括平面镜8、平面镜9、平凹镜10以及平凹镜11。在谐振腔内插入光隔离器5实现1064nm激光单频运转，泵浦源采用一个半导体二极管1，泵浦光经过非球面光学耦合系统聚焦到激光晶体4上，采用声光调Q技术实现1064nm准连续激光运转。激光腔内具有较大的模体积，利用非球面光学耦合系统，保证激光晶体处泵浦光与晶体处的振荡激光达到很好的模式匹配，提高激光转换效率。
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，在泵浦光功率12W，调制频率30kHz时，激光器输出功率5.7W，泵浦光到1064nm单频脉冲激光的转换效率约为47.5%。在此泵浦功率下，测得1064nm单频脉冲激光脉宽为15ns，M2<1.2。激光器运行24小时的稳定度小于2%。根据图2所示，本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器具有窄线宽的性质。
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，通过合理控制声光Q开关的驱动电脉冲宽度，在不同驱动频率下设置不同的有效电平宽度，通过对声光Q开关驱动源的特殊控制，明显拓宽激光器的频率调节范围，提高激光器的输出功率，从而获得从1Hz-200kHz连续可调的宽频段、高功率（>5W）单频脉冲激光输出。
本实用新型的LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，具有转换效率高，频率调节范围宽，光束质量好，运行稳定可靠等优点，可以广泛应用于单频脉冲激光领域。
在另外的一个具体实施方式中，与上面的具体实施方式不同之处在于，Nd:YVO4激光晶体的晶体掺杂浓度为0.1%，固体激光器在泵浦光功率12W，调制频率30kHz时，激光器输出功率5.3W，泵浦光到1064nm单频脉冲激光的转换效率约为44.2%。
在又另外的一个具体实施方式中，与上面的具体实施方式不同之处在于，Nd:YVO4激光晶体的晶体掺杂浓度为0.5%，固体激光器在泵浦光功率12W，调制频率30kHz时，激光器输出功率6.2W，泵浦光到1064nm单频脉冲激光的转换效率约为51.7%。
在其他的具体实施方式中，所述激光晶体还可以为Nd:YAG，其掺杂浓度为0.6-1.2%范围内的任意数值，其应用原理与上述具体实施方式相同，故在此不再赘述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种LD端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器，其特征在于，在光路方向上依次包括：半导体二极管（1），非球面光学耦合系统，激光晶体（4），以及声光Q开关（7）；
所述激光晶体（4）和声光Q开关（7）设置在谐振腔中；
所述半导体二极管（1）输出的泵浦光，可经过非球面光学耦合系统耦合到激光晶体（4）内产生激光；所产生激光可经谐振腔进行振荡，并由声光Q开关（7）进行调制。
2.根据权利要求1所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
所述半导体二极管（1）输出的泵浦光波长为808nm。
3.根据权利要求1所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
泵浦光经过非球面光学耦合系统耦合到激光晶体（4）内产生的激光的波长为1064nm。
4.根据权利要求1所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
所述谐振腔中还设有光隔离器（5），该光隔离器（5）可以使激光单向传输。
5.根据权利要求1所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
所述谐振腔中还设有标准具（6），该标准具（6）可以压缩激光的线宽。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，所述谐振腔为环形行波腔。
7.根据权利要求6所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，所述谐振腔包括相对的两面平面镜（8、9）和相对的两面凹面镜（10、11）；
所述激光晶体（4）设置在两面平面镜（8、9）之间；所述声光Q开关（7）设置在两面凹面镜（10、11）之间。
8.根据权利要求7所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
所述半导体二极管（1）的尾纤纤芯直径为400微米，数值孔径NA=0.22。
9.根据权利要求7所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
所述激光晶体（4）为Nd:YVO4，晶体掺杂浓度为0.1-0.5%；或者
所述激光晶体（4）为Nd:YAG，晶体掺杂浓度为0.6-1.2%。
10.根据权利要求5所述的单频脉冲固体激光器，其特征在于，
所述标准具（6）为石英晶体，其尺寸为Φ15x1.5mm3。
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| CN103368052A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-23 | 长春新产业光电技术有限公司 | Ld端面泵浦的宽频段、高功率单频脉冲固体激光器 |
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