CN203503967U - 一种泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器。泵浦光多程传输系统包括第一、第二抛物面反射镜、直角反射镜、碟片激光晶体和矫正镜，第一、第二抛物面反射镜共轭设置，第一抛物面反射镜高度较低，其表面设有泵浦光入射孔，中心镂空并设置有角度可调的碟片激光晶体，上方设置有直角反射镜，碟片激光晶体背面镀有全反膜，正面镀有高透膜，直角反射镜直角面朝向第二抛物面反射镜，第二抛物面反射镜中心镂空并设置有角度可调的矫正镜，表面设置有激光出射孔。碟片固体激光器包括所述泵浦光传输系统和V型激光谐振腔。本实用新型泵浦光斑分布均匀，热畸变和热透镜效应小，在不增加体积的情况下实现高功率、高效率、高光束质量的激光输出。

Description

一种泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，更具体地，涉及一种固体碟片激光器泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器。

背景技术

碟片固体激光器是属于一种高端的高功率固体激光器之一。它与传统的固体激光器的本质区别就在于激光工作物质的形状，碟片激光器将传统的棒状晶体改为碟片晶体。晶体的厚度为0.2mm～0.4mm，泵浦光从晶体正面入射，而冷却是在晶体背面实现，由于晶体很薄，径厚比较大，因此晶体冷却效果好，有利于获得高转换效率、高平均功率以及高光束质量的激光输出。

在保持泵浦功率密度不变的条件下，实现碟片激光器高激光输出有两种方法：一是增加泵浦光斑的面积，二是增加碟片串接的个数。由于自发辐射放大效应（Amplified Spontaneous Emission，ASE）限制，增加泵浦光斑面积的方法无法进一步提高输出激光能量。因此为了提高碟片固体激光器的输出功率和转换效率，泵浦光多程传输技术成为提高泵浦光的利用率，实现高光束质量、高转换效率激光输出的核心技术。公开号为CN101414728A的专利文献公开了一种基于对称共轭双抛物面反射镜的泵浦光多程传输方案，实现泵浦光斑的多次传输，从而提高转换效率和平均功率，获得高质量的激光输出。

然而该泵浦光多程传输系统，在高功率运行时存在三个主要缺点：

第一、光斑在抛物面镜表面分布较为分散，抛物面有效面积利用率较低，抛物面反射镜受热不均匀，在高功率运行时面型畸变严重，从而导致通过抛物面反射镜会聚到碟片的泵浦光引起的碟片激光晶体的热畸变和热透镜效应相当严重，影响了系统的转换率和平均功率，限制了输出激光质量的进一步提高。

第二、采用此技术方案如果进一步提高泵浦次数，增加系统的转换效率，只有依靠增加抛物面的口径来实现,抛物面口径的增大将导致抛物面反射镜反射膜层的大角度反射膜系设计和镀膜制备的难度增加，甚至无法实现，同时系统的体积和大口径非球面的加工成本将指数增加。同时，增大抛物面的口径也将引起远离抛物面中心的泵浦光会聚到碟片激光晶体上所形成的泵浦光斑畸变非常严重，导致泵浦光均匀性降低，输出激光的光束质量及功率将迅速下降。

第三、采用双路泵浦的实施方案时，未被吸收的泵浦光最终从对应的入射孔出射，可能烧毁泵浦光发生器。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于直角反射镜及共轭双抛物面反射镜的固体激光器多程传输系统，其目的在于分散泵浦光斑在抛物面镜上的分布，使之更为均匀，降低泵浦光在抛物面上分布不均匀而引起的变形所导致碟片激光晶体的泵浦光斑的不均匀和热畸变，提高输出光的光束质量；另一方面，此方案在提高泵浦功率分布均匀的基础上，使得在同样抛物面口径的条件下，通过充分利用抛物面反射镜，解决现有方案泵浦次数有限，导致泵浦光的吸收效率不高、系统的转换效率较低的问题，从而提高输出激光的光束质量。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种泵浦光多程传输系统，其特征在于，包括：第一、第二抛物面反射镜、直角反射镜、碟片激光晶体和矫正镜，所述第一抛物面反射镜与第二抛物面反射镜共轭设置，所述第一抛物面反射镜的高度低于第二抛物面反射镜，其表面设有泵浦光入射孔，其中心镂空并设置有角度可调的碟片激光晶体，其上方设有直角反射镜，所述碟片激光晶体背面镀有全反膜，正面镀有高透膜，所述直角反射镜直角面朝向第二抛物面反射镜，所述第二抛物面反射镜的中心处镂空并设置有角度可调的矫正镜，其表面设有激光出射孔；泵浦光从位于第一抛物面反射镜的泵浦光入射孔入射，进入由第一、第二抛物面反射镜和直角反射镜组成的泵浦腔，经碟片激光晶体和矫正镜调整使泵浦光斑落在直角反射镜上，产生光斑位移，泵浦光多次经过碟片激光晶体形成多次泵浦，碟片激光晶体发出的激光从位于第二抛物面反射镜的激光出射孔出射。

优选地，所述泵浦光多程传输系统，还包括泵浦光全反射镜，所述泵浦光全反射镜设置在所述第一抛物面反射镜上，利用光路可逆性，再次形成泵浦光多程传输。

优选地，所述泵浦光多程传输系统，其直角反射镜有一个或多个。

优选地，所述泵浦光多程传输系统，其直角反射镜为直角反射棱镜或两个构成直角的全反镜片。

优选地，所述泵浦光多程传输系统，其泵浦光入射孔有一个或多个。

按照本实用新型的另一方面，提供了一种碟片固体激光器，包括所述的泵浦多程光传输系统和V型激光谐振腔，经准直的泵浦光经泵浦光入射孔进入泵浦光多程传输系统，所述多程传输系统中的碟片激光晶体经多次泵浦，产生的激光通过V型激光谐振腔进行振荡、放大，实现稳定的高能激光输出。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

（1）采用共轭设置的抛物面反射镜组的设计方案，降低了对泵浦的准直特性和光斑形状的要求，泵浦光准直系统的设计难度得以降低，泵浦光的注入功率更高。

（2）通过碟片激光晶体和矫正镜的角度控制以及直角反射镜和泵浦光全反镜的设置位置，使得泵浦光得以在两个抛物面反射镜中多次反射，提高了对泵浦光的利用效率。

（3）采用双抛物面不同高度的设计，在第一抛物面反射镜的上方设置直角反射镜，直角反射镜配合共轭双抛物面反射系统，使光斑产生位移。光斑位移产生了多重有益效果：其一，在不增加共轭抛物面反射镜面积的前提下，避免了泵浦光从入射口出射，使泵浦光在共轭抛物面反射镜中的反射次数增加至少一倍，使抛物面反射镜得到了更充分的利用，泵浦光的吸收效率大幅度提高；其二，使抛物面反射镜上泵浦光斑分布更为均匀，从而降低了抛物面反射镜的热畸变，提高碟片泵浦光光斑的均匀性；其三，避免泵浦光通过入射口投射到泵浦光发生器，泵浦光投射到泵浦光发生器上，可能烧毁泵浦光发生器，造成意外损失。总之，直角反射镜的设置有利于实现高功率、高效率、高光束质量的激光输出。

（4）由于本实用新型提供的泵浦光多程传输系统，对共轭双抛物面反射镜利用充分，因此设备体积小，机械结构和调整简单、质量较轻，成本大幅度降低、适于工业应用。

（5）本实用新型提供的固体碟片激光器，由于应用了所述泵浦光多程传输系统，大幅提高了泵浦次数，泵浦光利用率显著提高，泵浦光斑的均匀性也得到了提高，能获得高光束质量激光的输出。

优选方案，采用泵浦光全反镜配合直角反射镜或采用多个直角反射镜相互配合，能进一步提高泵浦光在共轭抛物面反射镜中反射次数，从而进一步提高出射激光的能量。

优选方案采用多个直角反射镜相互配合，能进一步分散光斑，最大限度的避免热畸变效应。

附图说明

图1是实施例1的泵浦光多程传输系统及碟片固体激光器结构示意图；

图2是实施例1泵浦光路正视图；

图3是实施例1泵浦光路俯视图；

图4是实施例1中抛物面反射镜上光斑移动示意图；

图5是实施例2的泵浦光多程传输系统及激光器结构示意图；

图6是实施例2泵浦光路正视图；

图7是实施例2泵浦光路俯视图；

图8是实施例2中抛物面反射镜上光斑移动示意图；

图9是实施例3的泵浦光多程传输系统及激光器结构示意图；

图10是实施例3泵浦光路正视图；

图11是实施例3泵浦光路俯视图；

图12是实施例3中抛物面反射镜上光斑移动示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为第一抛物面反射镜，2为第二抛物面反射镜，3为入射的泵浦光，4为碟片激光晶体，5为矫正镜，6为直角反射镜，7为泵浦光全反镜，8为激光全反镜，9为激光半反镜，10为泵浦光入射孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型的一个方面提供一种基于直角反射镜和共轭双抛物面对反射镜的泵浦光多程传输系统，包括第一、第二抛物面反射镜、直角反射镜、碟片激光晶体和矫正镜。

其中，第一、第二抛物面反射镜共轭设置，指第一抛物面反射镜和第二抛物面反射镜的面型函数相同，且第一抛物面反射镜的焦点位于第二抛物面反射镜的中心，而第二抛物面反射镜的焦点位于第一抛物面反射镜的中心。在第一、第二抛物面反射镜之间形成泵浦腔。两个抛物面反射镜表面均镀有对泵浦光的高反射膜。第一抛物面反射镜的高度比第二抛物面反射镜的高度要低，用于放置使光束平移直角反射镜和反射元件。抛物面反射镜上设有泵浦光入射孔，泵浦光经入射孔进入多程传输系统。泵浦光入射孔优选设置在第一抛物面反射镜上，这样设置较第二抛物面反射镜上设置入射孔泵浦光多一次经过碟片激光晶体。抛物面反射镜在其中心处镂空。第一抛物面反射镜中心镂空处设置碟片激光晶体，厚度为0.2mm～0.4mm,碟片激光晶体的材料可为Yb:YAG(掺镱钇铝石榴石)或者Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)等激光材料。碟片激光晶体其泵浦光入射的一面为正面，另一面为背面，其背面镀有对泵浦光和输出激光高反的膜层即全反膜，正面镀有对泵浦光和输出激光高透的膜层即高透膜，碟片激光晶体放在第二抛物面反射镜的焦点上或适当离焦。碟片激光晶体安装时其法线与z轴存在一定夹角β(0≤β<π/4)。第二抛物面反射镜中心镂空处设置矫正镜，矫正镜可为平面镜也可以为球面镜，镜表面可镀泵浦光全反膜。矫正镜设置在第二抛物面反射镜中心即第一抛物面反射镜的焦点上或适当离焦，矫正镜安装时其法线与z轴存在一定的夹角α(0≤α<π/4，且α≠β)。第一抛物面反射镜的高度低于第二抛物面反射镜，直角反射镜设置于第一抛物面反射镜上方，直角反射镜可以为一个直角反射棱镜，也可以是两个构成直角的全反镜片组成，反射面同样镀泵浦光全反膜，对未吸收完的泵浦光进行一定量的横向偏移后平行反射作用，被直角反射镜反射的泵浦光再次回到共轭抛物面反射镜系统中对碟片进行泵浦，从而提高了泵浦光的反射次数，对碟片激光晶体的泵浦次数也得到了大幅的提高，同时共轭抛物面对反射镜的利用效率将提高。更重要的是由于泵浦光产生了横向平移，抛物面反射镜上的光斑被分散显著削减了热畸变和热透镜效应，避免泵浦光从入射孔出射，甚至投射到泵浦光发生器上。第二抛物面反射镜表面设有激光出射孔。

优选方案，在第一抛物面反射镜的另一侧设置泵浦光全反镜，将最终未吸收完的泵浦光沿原光路返回，从而实现泵浦次数的翻倍。

优选方案，在第一抛物面反射镜的另一侧设置另外一个直角反射镜，不仅使未吸收完的泵浦光返回共轭双抛物面反射镜，实现泵浦次数进一步翻倍，同时还能进一步分散光斑，避免热畸变效应。

应用本实用新型提供的多程传输系统的碟片固体激光器，包括所述泵浦光多程传输系统和V型激光谐振腔。经准直的泵浦光经泵浦光入射孔进入泵浦光多程传输系统，所述多程传输系统中的碟片激光晶体经多次泵浦，产生的激光通过V型激光谐振腔进行振荡、放大，实现稳定的高能激光输出。V型谐振腔由激光全反镜和激光输出镜组成，其中激光全反镜反射面可镀有激光全反膜，激光输出镜反射面可镀有激光半透半反膜。

以下为实施例：

实施例1

泵浦光多程传输系统，如图1所示。其第一抛物面反射镜1和第二抛物面反射镜2成共轭放置，即第一抛物面反射镜1的焦点在第二抛物面反射镜2的中心处，第二抛物面反射镜2的焦点在第一抛物面反射镜1的中心处。第一抛物面反射镜上设置有泵浦光入射孔10。第一抛物面反射镜1的高度低于第二抛物面反射镜2，高度差用于放置构成直角全反镜片6和泵浦光全反镜7。直角反射镜6和泵浦光全反镜7放置于第一抛物面反射镜1的上方两侧，直角反射镜6的直角面朝向第二抛物面反射镜，用来实现对入射光的横向偏移后180度反射。第一和第二抛物面反射镜的中心处都需要进行镂空，第一抛物面反射镜1的中心处用于放置碟片激光晶体4，碟片激光晶体4安装时其法线与z轴存在一定夹角β(0≤β<π/4)，第二抛物面反射镜2的中心处放置矫正镜5，矫正镜5安装时其法线与z轴存在一定的夹角α(0≤α<π/4，且α≠β)。其中，α和β角均都定义在yz平面上，已在图2中表示出来。

经准直后的泵浦光3从泵浦光入射孔10进入到由抛物面反射镜1和2组成的泵浦腔内。首先泵浦光水平传输到第二抛物面反射镜2表面，被反射后聚焦到焦点处，由于抛物面反射镜1和2是共轭放置，所以第二抛物面反射镜2的焦点为第一抛物面反射镜1的中心位置，即为碟片激光晶体4位置所在，实现对碟片激光晶体4的第一次泵浦，碟片激光晶体4的正面和背面分别镀有对泵浦光高透和高反的薄膜，所以泵浦光穿过碟片激光晶体后被后表面所反射，未被吸收的泵浦光反射后回到第二抛物面反射镜2表面。在图2中的正视图，由于碟片激光晶体4倾角β的存在，反射光反射到第二抛物面反射镜2时向上移了ΔY1的距离，偏移量的大小由角β控制，此光线被第二抛物镜面2反射后平行入射到第一抛物镜面1表面，并聚焦到第一抛物面反射镜1的焦点处，正好是第二抛物面反射镜2的中心孔处，即矫正镜5，矫正镜5表面镀有对泵浦光全反的薄膜，然后，泵浦光被矫正镜5反射到第一抛物面反射镜1表面，由于矫正镜5也有倾角α的存在，使反射回来的泵浦光移动了ΔY2，偏移量由|α-β|角控制，这样便完成了泵浦光的第一次在两抛物面反射镜中的循环。然后开始进行下一次循环。如图2所示，当泵浦光第二次反射到第一抛物面反射镜1上时，泵浦光反射高度再次向上偏移ΔY1，但此时光线高度已经超出第一抛物面反射镜1的高度，泵浦光入射到直角反射镜6，如图3所示，入射的泵浦光经直角反射镜6反射后实现横向ΔX大小的偏移后平行反射回去第二抛物面反射镜2上，经第二抛物面反射镜2反射聚焦到碟片激光晶体4处，开始新一次泵浦光的循环。泵浦光斑在抛物面反射镜1和2表面的分布情况如图4中所示。可从图4中看出，直角反射镜6使得反射光斑全部向外围进行了偏移，偏移量ΔX由直角反射镜6参数控制，经平移的泵浦光进行多次反射后，平行入射到泵浦光全反镜7时，剩余未被吸收的泵浦光被泵浦光全反镜7反射原光路返回，使得泵浦次数翻倍。

为了更为清楚描述光斑在该传输系统的传输特性，图4将抛物面反射镜1和2表面的泵浦光斑进行编号来描述光线传输的方向和顺序，具体描述如下：e→q→4→t→h→5→f→r→4→s→g→i→u→4→p→d→5→j→v→4→o→c→5→k→w→4→n→b→5→v→l→x→4→m→a→m→4→…(原光路返回)。从路线图中可计算，在一定口径的该泵浦光多程传输系统中，通过合理的设置α和β角度的大小，可以实现泵浦光在经过碟片激光晶体的次数为6*2=12次，由于泵浦光经过碟片激光晶体内部时被后表面镀的全反膜反射，泵浦光在晶体内部渡越了2次，因此对碟片激光晶体的泵浦次数高达12*2=24次，大大提高了碟片激光晶体对泵浦光的吸收效率。

应用所述多程传输系统的碟片固体激光器，如图1所示。在多程传输系统的第二抛物面反射镜外围还需要放置两个激光反射镜与碟片激光晶体4构成V型谐振腔，其中8为激光全反镜，表面镀激光全反膜，9为激光半反镜，表面镀激光半透半反膜，用于激光的输出。第二抛物面反射镜2的中心镂空处要做得稍大些，作为激光出射孔，以使激光能过通过镂空处到达激光全反镜8和激光半反镜9。

由于碟片激光晶体4被泵浦光多次泵浦，便会产生高能激光，其中碟片激光晶体4和激光全反镜8，激光半反镜9形成V型谐振腔，通过控制8和9的位置来对输出激光的模场和光束质量进行控制。

实施例1利用直角反射镜以及共轭双抛物面反射镜实现泵浦光多程反射，达到对泵浦光的高吸收、高利用率的同时也提高了抛物面反射镜的利用率。

实施例2

泵浦光多程传输系统，如图5所示。其第一抛物面反射镜1和第二抛物面反射镜2成共轭放置，即第一抛物面反射镜1的焦点在第二抛物面反射镜2的中心处，第二抛物面反射镜2的焦点在第一抛物面反射镜1的中心处。第一抛物面反射镜上设有泵浦光入射孔10。第一抛物面反射镜1的高度低于第二抛物面反射镜2，高度差用于放置两个直角反射棱镜6。两个直角反射镜6放置于第一抛物面反射镜1的上方两侧，直角反射镜的直角面朝向第二抛物面反射镜，用来实现对入射光的横向偏移后180度反射。第一和第二抛物面反射镜的中心处都需要进行镂空，第一抛物面反射镜1的中心处用于放置碟片激光晶体4，碟片激光晶体4安装时其法线与z轴存在一定夹角β(0≤β<π/4)，第二抛物面反射镜2的中心处放置矫正镜5，矫正镜5安装时其法线与z轴存在一定的夹角α(0≤α<π/4，且α≠β)。其中，α和β角均都定义在yz平面上，已在图6中表示出来。

经准直后的泵浦光3从泵浦光入射孔10进入到由抛物面反射镜1和2组成的泵浦腔内。首先泵浦光水平传输到第二抛物面反射镜2表面，被反射后聚焦到焦点处，由于抛物面反射镜1和2是共轭放置，所以第二抛物面反射镜2的焦点为第一抛物面反射镜1的中心位置，即为碟片激光晶体4位置所在，实现对碟片激光晶体4的第一次泵浦，碟片激光晶体4的正面和背面分别镀有对泵浦光高透和高反的薄膜，所以泵浦光穿过碟片激光晶体4后被后表面所反射，未被吸收的泵浦光反射后回到第二抛物面反射镜2表面。如图6所示，由于碟片激光晶体4倾角β的存在，反射光斑反射到第二抛物面反射镜2时向上移了ΔY1的距离，偏移量的大小由角β控制，此光线被第二抛物镜面2反射后平行入射到第一抛物镜面1表面，并聚焦到第一抛物面反射镜1的焦点处，正好是第二抛物面反射镜2的中心孔处，即矫正镜5，矫正镜5表面镀有对泵浦光全反的薄膜，然后，泵浦光被矫正镜5反射到第一抛物面反射镜1表面，由于矫正镜5也有倾角α的存在，使反射回来的泵浦光移动了ΔY2，偏移量由|α-β|角控制，这样便完成了泵浦光的第一次在两抛物面反射镜中的循环。然后开始进行下一次循环。如图6所示，当泵浦光第二次反射到第一抛物面反射镜1上时，泵浦光反射高度再次向上偏移ΔY1，但此时光线高度已经超出第一抛物面反射镜1的高度，泵浦光入射到直角反射镜6，如图7所示，入射的泵浦光经直角反射镜6反射后实现横向ΔX大小的偏移后平行反射回去第二抛物面反射镜2上，经第二抛物面反射镜2反射聚焦到碟片激光晶体4处，开始新一次泵浦光的循环。泵浦光斑在抛物面反射镜1和2表面的分布情况如图8中所示。可从图8中看出直角反射镜6使得反射光斑全部向外围进行了偏移，偏移量ΔX由直角反射镜6参数控制，经平移的泵浦光进行多次泵浦后，平行入射到第一抛物面反射镜1另外一侧的直角反射镜6上，将泵浦光进行横向偏移后180度反射回去到第二抛物面反射镜2上，再聚焦到碟片激光晶体4处。泵浦光继续在多程传输系统内进行泵浦，直至全部被碟片激光晶体吸收。

为了更为清楚描述光斑在该传输系统的传输特性，图8将抛物面反射镜1和2表面的泵浦光斑进行编号来描述光线传输的方向和顺序，具体描述如下：e→q→4→t→h→5→f→r→4→s→g→i→u→4→p→d→5→j→v→4→o→c→5→k→w→4→n→b→5→v→l→x→4→m→a→A→E→4→H→D→5→B→F→4→G→C→5→e，可以看出，在共轭双抛物面反射镜尺寸未发生改变的前提下，通过直角反射镜的对泵浦光的平移控制技术，由于泵浦光经过碟片激光晶体内部时被后表面镀的全反膜反射，泵浦光在晶体内部渡越了2次，使泵浦次数提高到8*2=16次，可以看出抛物面反射镜的利用率更高，泵浦光几乎被碟片激光晶体吸收完全，泵浦光在其上分布得更加均匀，降低了抛物面反射镜的热畸变。

应用所述多程传输系统的碟片固体激光器，如图5所示。在多程传输系统的第二抛物面反射镜外围还需要放置两个激光反射镜与碟片激光晶体4构成V型谐振腔，其中8为激光全反镜，表面镀激光全反膜，9为激光半反镜，表面镀激光半透半反膜，用于激光的输出。第二抛物面反射镜2的中心镂空处要做得稍大些，作为激光出射孔，以使激光能过通过镂空处到达激光全反镜8和激光半反镜9。

由于碟片激光晶体4被泵浦光多次泵浦，便会产生高能激光，其中碟片激光晶体4和激光全反镜8，激光半反镜9形成V型谐振腔，通过控制8和9的位置来对输出激光的模场和光束质量进行控制。

实施例2利用多个直角反射镜以及共轭双抛物面反射镜实现泵浦光多次反射，进一步提高了光斑的均匀性，从而更好的避免热畸变和热透镜效应，达到对泵浦光的高吸收、高利用率的同时也提高了抛物面反射镜的利用率。

实施例3

泵浦光多程传输系统，如图9所示。其第一抛物面反射镜1和第二抛物面反射镜2成共轭放置，即第一抛物面反射镜1的焦点在第二抛物面反射镜2的中心处，第二抛物面反射镜2的焦点在第一抛物面反射镜1的中心处。第一抛物面反射镜上，两侧分别设有泵浦光入射孔10。第一抛物面反射镜1的高度低于第二抛物面反射镜2，高度差用于放置两个直角反射镜6。两个直角反射棱镜6放置于第一抛物面反射镜1的上方两侧，直角反射镜的直角面朝向第二抛物面反射镜，用来实现对入射光的横向偏移后180度反射。第一和第二抛物面反射镜的中心处都需要进行镂空，第一抛物面反射镜1的中心处用于放置碟片激光晶体4，碟片激光晶体4安装时其法线与z轴存在一定夹角β(0≤β<π/4)，第二抛物面反射镜2的中心处放置矫正镜5，矫正镜5安装时其法线与z轴存在一定的夹角α(0≤α<π/4，且α≠β)。其中，α和β角均都定义在yz平面上，已在图10中表示出来。

经准直后的两路泵浦光3分别从第一抛物面反射镜1的两侧泵浦光入射孔10进入到由抛物面反射镜1和2组成的泵浦腔内。以其中一路泵浦光3为例，分析说明情况。首先泵浦光3水平传输到第二抛物面反射镜2表面，被反射后聚焦到焦点处，由于抛物面反射镜1和2是共轭放置，所以第二抛物面反射镜2的焦点为第一抛物面反射镜1的中心位置，即为碟片激光晶体4位置所在，实现对碟片激光晶体4的第一次泵浦，碟片激光晶体4的正面和背面分别镀有对泵浦光高透和高反的薄膜，所以泵浦光穿过碟片激光晶体后被后表面所反射，未被吸收的泵浦光反射后回到第二抛物面反射镜2表面。如图10中所示，由于碟片激光晶体4倾角β的存在，反射光斑反射到第二抛物面反射镜2时向上移了ΔY1的距离，偏移量的大小由角β控制，此光线被第二抛物镜面2反射后平行入射到第一抛物镜面1表面，并聚焦到第一抛物面反射镜1的焦点处，正好是第二抛物面反射镜2的中心孔处，即矫正镜5，矫正镜5表面镀有对泵浦光全反的薄膜，然后，泵浦光被矫正镜5反射到第一抛物面反射镜1表面，由于矫正镜也有倾角α的存在，使反射回来的泵浦光移动了ΔY2，偏移量由|α-β|角控制，这样便完成了泵浦光的第一次在两抛物面反射镜中的循环。从而开始进行下一次循环。如图10所示，当泵浦光第二次反射到第一抛物面反射镜1上时，泵浦光反射高度再次向上偏移ΔY1，但此时光线高度已经第一超出抛物面反射镜1的高度，泵浦光入射到直角反射镜6，如图11所示，入射的泵浦光经直角反射镜6反射后实现横向ΔX大小的偏移后平行反射回去第二抛物面反射镜2上，经第二抛物面反射镜2反射聚焦到碟片激光晶体4处，开始新一次泵浦光的循环。泵浦光斑在抛物面反射镜1和2表面的分布如图12所示。可从图12中看出直角反射镜使得反射光斑全部向外围进行了偏移，偏移量ΔX由直角反射镜6参数控制，经平移的泵浦光进行多次泵浦后，平行入射到另外一侧的直角反射镜6上，将泵浦光进行横向偏移后180度反射回去到抛物面反射镜2上，再聚焦到碟片激光晶体4处。

为了更为清楚描述光斑在该传输系统的传输特性，图12将抛物面反射镜1和2表面的泵浦光斑进行编号来描述光线传输的方向和顺序，一路泵浦光的具体路线如下：e→q→4→t→h→5→f→r→4→s→g→i→u→4→p→d→5→j→v→4→o→c→5→k→w→4→n→b→5→v→l→x→4→m→a→A→E→4→H→D→5→B→F→4→G→C。另一路泵浦光的具体路线如下：C→G→4→F→B→5→D→H→4→E→A→a→m→4→x→l→v→5→b→n→4→w→k→5→c→o→4→v→j→5→d→p→4→u→i→g→s→4→r→f→5→h→t→4→q→e。经计算得出，由于泵浦光经过碟片激光晶体内部时被后表面镀的全反膜反射，泵浦光在晶体内部渡越了2次，双光路泵浦系统对碟片激光晶体的泵浦次数高达8*2*2=32次，从而可将泵浦次数再翻一倍，使得激光输出功率得以翻倍，实现大功率激光输出。

应用所述多程传输系统的碟片固体激光器，如图9所示。在多程传输系统的第二抛物面反射镜外围还需要放置两个激光反射镜与碟片激光晶体4构成V型谐振腔，其中8为激光全反镜，表面镀激光全反膜，9为激光半反镜，表面镀激光半透半反膜，用于激光的输出。第二抛物面反射镜2的中心镂空处要做得稍大些，作为激光出射孔，以使激光能过通过镂空处到达激光全反镜8和激光半反镜9。

由于碟片激光晶体4被泵浦光多次泵浦，便会产生高能激光，其中碟片激光晶体4和激光全反镜8，激光半反镜9形成V型谐振腔，通过控制8和9的位置来对输出激光的模场和光束质量进行控制。

实施例3利用所述多程传输系统光斑均匀性良好的特点，加载两道泵浦光，使泵浦光功率翻倍，从而提高输出激光的能量，产生大功率激光输出。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种泵浦光多程传输系统，其特征在于，包括：第一、第二抛物面反射镜、直角反射镜、碟片激光晶体和矫正镜，所述第一抛物面反射镜与第二抛物面反射镜共轭设置，所述第一抛物面反射镜的高度低于第二抛物面反射镜，其表面设有泵浦光入射孔，其中心镂空并设置有角度可调的碟片激光晶体，其上方设有直角反射镜，所述碟片激光晶体背面镀有全反膜，正面镀有高透膜，所述直角反射镜直角面朝向第二抛物面反射镜，所述第二抛物面反射镜的中心处镂空并设置有角度可调的矫正镜，其表面设有激光出射孔；

泵浦光从位于第一抛物面反射镜的泵浦光入射孔入射，进入由第一、第二抛物面反射镜和直角反射镜组成的泵浦腔，经碟片激光晶体和矫正镜调整使泵浦光斑落在直角反射镜上，产生光斑位移，泵浦光多次经过碟片激光晶体形成多次泵浦，碟片激光晶体发出的激光从位于第二抛物面反射镜的激光出射孔出射。

2.如权利要求1所述的泵浦光多程传输系统，其特征在于，还包括泵浦光全反射镜，所述泵浦光全反射镜设置在所述第一抛物面反射镜上，利用光路可逆性，再次形成泵浦光多程传输。

3.如权利要求1或2所述的泵浦光多程传输系统，其特征在于，所述直角反射镜有一个或多个。

4.如权利要求3所述的泵浦光多程传输系统，其特征在于，所述直角反射镜为直角反射棱镜或两个构成直角的全反镜片。

5.如权利要求1或2所述的泵浦光多程传输系统，其特征在于，所述泵浦光入射孔有一个或多个。

6.一种碟片固体激光器，其特征在于，包括如权利要求1到5任意项所述的泵浦多程光传输系统和V型激光谐振腔，经准直的泵浦光经泵浦光入射孔进入泵浦光多程传输系统，所述多程传输系统中的碟片激光晶体经多次泵浦，产生的激光通过V型激光谐振腔进行振荡、放大，实现稳定的高能激光输出。

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