CN203734126U - 一种半导体泵浦的被动调q主动控制激光器 - Google Patents

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Abstract

一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，包括有由电源和半导体激光器构成的泵浦系统，还设置有用于产生脉冲激光的激光器光路单元和用于对激光器光路单元输出的脉冲激光进行准直的扩束镜，其中，所述的泵浦系统的光输出端是通过传能光纤连接所述激光器光路单元的光输入端，所述的激光器光路单元的光输出端与所述的扩束镜的光输入端相连。本实用新型的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，降低了激光器的成本，同时提高了激光器应用的灵活性，提高了激光器的输出功率，实现了被动调Q的可控性。

Description

一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器
技术领域
本实用新型涉及一种激光器。特别是涉及一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器。 
背景技术
自激光问世以来,激光加工技术就受到人们的重视,至今激光加工技术已成为先进制造技术的重要组成部分。由于激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点,目前它已广泛应用于材料加工等领域，针对于激光微加工，材料标记等领域的激光器主要有端泵激光器、光纤激光器、半导体侧泵激光器，对于不同的材料及应用方式以上三种激光器各有不同的应用领域，对于工业加工而言，很多场合需要高峰值功率的激光，目前主要利用调Q来实现高峰值功率的激光输出，调Q方式主要有电光调Q、声光调Q及被动调Q，其中，声光调Q及电光调Q成本较高，稳定性差，被动调Q成本低，稳定性好，但不可控，为了克服以上缺点利用被动调Q主动控制的方式不仅获得了窄脉宽而且降低激光器的成本。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种在降低激光器的成本同时可以提高激光器的应用灵活性和提高激光器输出功率的半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器。 
本实用新型所采用的技术方案是：一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，包括有由电源和半导体激光器构成的泵浦系统，还设置有用于产生脉冲激光的激光器光路单元和用于对激光器光路单元输出的脉冲激光进行准直的扩束镜，其中，所述的泵浦系统的光输出端是通过传能光纤连接所述激光器光路单元的光输入端，所述的激光器光路单元的光输出端与所述的扩束镜的光输入端相连。 
所述的激光器光路单元包括有壳体和在壳体内沿光的传输光路依次设置的准直镜、聚焦镜、反射镜、增益晶体、被动调Q晶体和输出镜，其中，所述准直镜的光输入端连接过传能光纤，所述输出镜的光输出端对应于所述的扩束镜的光输入端。 
所述的构成泵浦系统的电源和半导体激光器封装为一整体，所述的半导体激光器的波长为808nm、880nm、885nm、915nm和940nm中的一种或其中任意两种波长的组合。 
所述的传能光纤为金属铠甲光纤，外部直径大于3mm；光纤规格：直径为400微米，光纤长度大于50厘米。 
所述的激光器光路单元的壳体的体积小于80x80x330mm3，横截面积小于80x80mm2，长度小于330mm。 
所述的反射镜为凹面镜，输出镜为平面镜或反射镜和输出镜均为平面镜或反射镜和输出镜均为凹面镜。 
本实用新型的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，降低了激光器的成本，同时提高了激光器应用的灵活性，提高了激光器的输出功率，实现了被动调Q的可控性。 
附图说明
图1是本实用新型整体构成示意图； 
图2是本实用新型控制电源的方波图； 
图3是本实用新型激光器输出的波形图； 
图4（a）电源控制方波脉宽为580微秒时激光输出的多脉冲波形； 
图4（b）电源控制方波脉宽为130微秒时激光输出的单脉冲波形。 
1：泵浦系统                     2：传能光纤 
3：准直镜                       4：聚焦镜 
5：反射镜                       6：增益晶体 
7：被动调Q晶体                  8：输出镜 
9：扩束镜                       10：壳体 
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器做出详细说明。 
本实用新型主要是为了提高端泵激光器的应用灵活性，降低成本，方便集成，将泵浦系统与激光头分离，两者之间用柔性的传能光纤相连接，并且将激光头部分设计的尽量小巧。 
如图1所示，本实用新型的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，包括有由电源和半导体激光器构成的泵浦系统1，还设置有用于产生脉冲激光的激光器光路单元和用于对激光器光路单元输出的脉冲激光进行准直的扩束镜9，其中，所述的泵浦系统1的光输出端是通过传能光纤2连接所述激光器光路单元的光输入端，所述的激光器光路单元的光输出端与所述的扩束镜9的光输入端相连。所述的激光器光路单元包括有壳体10和在壳体10内沿光的传输光路依次设置的准直镜3、聚焦镜4、反射镜5、增益晶体6、被动调Q晶体7和输出镜8，其中，所述准直镜3的光输入端连接过传能光纤2，所述输出镜8的光输出端对应于所述的扩束镜9的光输入端。 
在上面所述的结构中： 
所述的构成泵浦系统1的电源和半导体激光器封装为一整体，所述的半导体激光器的波长为808nm、880nm、885nm、915nm和940nm中的一种或其中任意两种波长的组合。 
所述的增益晶体6为Nd:YVO4晶体、Nd:YAG晶体、Nd:GdVO4晶体、Nd:LYF晶体、Nd:GGG晶体、Nd:LVO4晶体和Yb：YAG晶体中的一种或者是以上两种或两种以上晶体之间的键合或胶合的复合晶体。 
所述的传能光纤2为金属铠甲光纤，外部直径大于3mm；光纤规格：直径为400微米，数值孔径为0.22，光纤长度大于50厘米。 
所述的激光器光路单元的壳体10的体积小于80x80x330mm3，横截面积小于80x80mm2，长度小于330mm3。 
构成激光器被动调Q方式的被动调Q晶体7为Cr:YAG、V:YAG、半导体饱和吸收体、 石墨烯以及具有被动调Q特性的晶体。 
所述的反射镜5为凹面镜，输出镜8为平面镜或反射镜5和输出镜8均为平面镜或反射镜5和输出镜8均为凹面镜。 
下面给出一具体的实施例： 
泵浦系统1内部包含电源及半导体激光器模块，半导体激光器为光纤耦合输出，传能光纤2芯径为400微米，光纤长度2m，准直镜3为平凸球面镜，焦距25mm，聚焦镜4也为平凸球面镜，焦距为25mm，传能光纤2输出的泵浦光经过准直镜3和聚焦镜4后1:1成像在增益晶体6中，增益晶体6为掺杂浓度1%的Nd：YAG晶体，规格为3x3x10mm3，双面镀808nm和1064nm的双色增透膜，反射镜5为平面镜，镀有1064nm高反和808nm增透膜，被动调Q晶体7为Cr：YAG晶体，小信号透过率为85%，双面镀有1064nm高透膜，输出镜8镀有1064nm透过率40%的膜系，由泵浦系统1发出泵浦光，泵浦光经过传能光纤2后又经过准直镜3和聚焦镜4后对增益晶体6进行泵浦，增益晶体6产生粒子数反转，发生自发辐射，在反射镜5和输出镜8组成的谐振腔的反馈作用下，产生受激辐射，在被动调Q晶体7的作用下产生脉冲激光，激光由输出镜8输出，输出的激光经过扩束镜9进行准直激光。电源可以通过图2所示的方波进行控制，此时激光输出的波形如图3所示，激光的脉冲频率和每个高电平出光中包络的脉冲个数可以由调制方波的占空比来控制，激光输出及电控信号的波形图如图4a和图4b所示。 

Claims (6)

1.一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，包括有由电源和半导体激光器构成的泵浦系统（1），其特征在于，还设置有用于产生脉冲激光的激光器光路单元和用于对激光器光路单元输出的脉冲激光进行准直的扩束镜（9），其中，所述的泵浦系统（1）的光输出端是通过传能光纤（2）连接所述激光器光路单元的光输入端，所述的激光器光路单元的光输出端与所述的扩束镜（9）的光输入端相连。 
2.根据权利要求1所述的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，其特征在于，所述的激光器光路单元包括有壳体（10）和在壳体（10）内沿光的传输光路依次设置的准直镜（3）、聚焦镜（4）、反射镜（5）、增益晶体（6）、被动调Q晶体（7）和输出镜（8），其中，所述准直镜（3）的光输入端连接过传能光纤（2），所述输出镜（8）的光输出端对应于所述的扩束镜（9）的光输入端。 
3.根据权利要求1所述的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，其特征在于，所述的构成泵浦系统（1）的电源和半导体激光器封装为一整体，所述的半导体激光器的波长为808nm、880nm、885nm、915nm和940nm中的一种或其中任意两种波长的组合。 
4.根据权利要求1所述的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，其特征在于，所述的传能光纤（2）为金属铠甲光纤，外部直径大于3mm；光纤规格：直径为400微米，光纤长度大于50厘米。 
5.根据权利要求1所述的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，其特征在于，所述的激光器光路单元的壳体（10）的体积小于80x80x330mm3，横截面积小于80x80mm2，长度小于330mm。 
6.根据权利要求2所述的一种半导体泵浦的被动调Q主动控制激光器，其特征在于，所述的反射镜（5）为凹面镜，输出镜（8）为平面镜或反射镜（5）和输出镜（8）均为平面镜或反射镜（5）和输出镜（8）均为凹面镜。 
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