CN205212169U - 一种三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，包括二维调整架和谐振腔，谐振腔为平-平腔结构；还包括：补偿负透镜，其设置在谐振腔的几何中心位置；其中，补偿负透镜的一侧依次设置有第一激光模块、第一二维声光Q开关、全反镜；补偿负透镜的另一侧依次设置有第二激光模块、第二声光Q开关和输出镜；90°石英旋光片，其设置在补偿负透镜与第一激光模块之间或补偿负透镜与第二激光模块之间。激光器采用两个相同的固体激光模块串接，在两个激光模块之间放置负透镜补偿热透镜效应，并利用90°旋光片补偿热致双折射效应，该激光器具有输出功率高、光束质量好、稳定性好的特点，可应用于激光清洗和打孔等工业领域。

Description

一种三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，具体涉及一种三百瓦级准连续双棒串接高功率全固态激光器。

背景技术

自上世纪60年代第一台红宝石激光器问世以来，各类激光器及激光技术得到了极为迅速的发展。高功率全固态激光器以其输出能量大、峰值功率高、运转可靠、使用寿命长等优点在医学、材料加工、激光清洗等领域得到了广泛应用。

激光清洗等应用领域要求激光器输出更高的功率和更高的重复频率。实现更大功率的激光输出，高质量大尺寸的Nd:YAG晶体是至关重要的，但是这种晶体难于生长且价格昂贵。目前有两种技术途径可实现激光器更大的功率输出，一是采用多棒振荡放大的结构，另一是采用多棒串接的模块组合式结构。多棒放大结构由于放大级中输出激光的强度远低于激光棒的饱和强度，放大级的效率低。对于高功率激光而言，多棒串接的模块组合式结构由于热透镜效应的影响，会造成输出光束质量的降低，谐振腔设计要求高。

双棒串接大功率Nd:YAG激光器的输出特性，包括输出功率和光束质量，与两个激光模块之间的匹配有关。对于特性一致的两个激光模块，只有两个激光模块之间的结构、热焦距和双折射等参数匹配，输出功率才能按两模块的功率累加，且光束质量维持单棒激光器模块的光束质量。

现有的双棒串接激光器的输出功率一般小于200W，不满足激光清洗等应用领域的需求，且将设计重点放在调整激光谐振腔内光学元件的空间距离上，造成激光器的尺寸过大，不适合激光清洗机等应用领域的装配需要。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，包括二维调整架和谐振腔；所述谐振腔为平-平腔结构；还包括：

补偿负透镜，其设置在所述谐振腔的几何中心位置；

其中，所述补偿负透镜的一侧依次设置有第一激光模块、第一二维声光Q开关、全反镜；所述补偿负透镜的另一侧依次设置有第二激光模块、第二声光Q开关和输出镜；

90°石英旋光片，其设置在所述补偿负透镜与第一激光模块之间或补偿负透镜与第二激光模块之间。

优选的是，所述的第一激光模块和第二激光模块为型号相同的半导体激光器泵浦Nd:YAG激光模块，并由同型号相同的两个驱动电源供电，采用21-28℃恒温循环水冷却。

优选的是，所述的第一激光模块和第二激光模块对称设置在所述补偿负透镜的两侧。

优选的是，所述90°石英旋光片安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路。

优选的是，所述补偿负透镜安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路。

优选的是，所述第一二维声光调Q开关和第二二维声光调Q开关的型号相同，并由型号相同的两个驱动源控制，且驱动信号做同步处理。

优选的是，所述第一二维声光Q开关和第二二维声光Q开关对称设置在所述补偿负透镜的两侧。

优选的是，所述全反镜为平面反射镜；所述全反镜安装在二维调整架上。

优选的是，所述全反镜面向第一二维声光Q开关的一侧镀有反射膜，反射率大于99.9％。

优选的是，所述输出镜为平面镜，其安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路；所述输出镜的透过率为30％-50％。

本实用新型至少包括以下有益效果：激光器采用两个型号相同的半导体激光器侧面泵浦的Nd:YAG激光模块串接，在两个激光模块之间放置负透镜补偿热透镜效应，同时利用90°旋光片补偿热致双折射效应，在两个激光模块靠近腔镜的一端分别设置一个二维声光Q开关，获得了稳定运转大于300W的准连续1064nm输出光，10kHz时激光脉宽为90ns。该激光器具有输出功率高、光束质量好、稳定性好的特点，可应用于激光清洗和打孔等工业领域。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型的三百瓦级准连续双棒串接高功率全固态激光器的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了本实用新型一种三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，包括二维调整架和谐振腔，所述谐振腔为平-平腔结构；还包括：

补偿负透镜5，其设置在所述谐振腔的几何中心位置；

其中，所述补偿负透镜5的一侧依次设置有第一激光模块3、第一二维声光Q开关2、全反镜1；所述补偿负透镜5的另一侧依次设置有第二激光模块6、第二声光Q开关7和输出镜8；

90°石英旋光片4，其设置在所述补偿负透镜5与第一激光模块3之间或补偿负透镜5与第二激光模块6之间。

在上述技术方案中，所述谐振腔为全反镜和输出镜组成的平-平腔。

在上述技术方案中，所述激光器的工作过程为：首先给第一二维声光Q开关2和第二二维声光Q开关7的驱动器上电，再给激光器激光模块电源上电，激光器电源的电流加载到阈值以上之后，激光器输出激光，根据需要调整激光器电源的输出电流，电流越大，激光输出的功率越高；

在另一种实施例中，所述的第一激光模块3和第二激光模块6为型号相同的半导体激光器泵浦Nd:YAG激光模块，并由同型号相同的两个驱动电源供电，采用21-28℃恒温循环水冷却；所述Nd：YAG来自(Neodymium-dopedYttriumAluminiumGarnet；Nd：Y₃Al₅O₁₂)或中文称之为钇铝石榴石晶体，钇铝石榴石晶体为其激活物质，属固体激光，可激发脉冲激光或连续式激光；采用循环水冷却能够降低第一激光模块3和第二激光模块6在工作时产生高温，对第一激光模块3和第二激光模块6起到保护的作用；所述的第一激光模块和第二激光模块对称设置在所述补偿负透镜的两侧，采用对称结构以实现最佳的补偿效果。

在另一种实施例中，所述90°石英旋光片安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路，所述90°旋光片能够补偿热致双折射效应。

在另一种实施例中，所述补偿负透镜安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路；所述补偿负透镜能够补偿热透镜效应；采用循环水冷却能够降低补偿负透镜在工作时产生高温，对补偿负透镜起到保护的作用。

在另一种实施例中，所述第一二维声光调Q开关和第二二维声光调Q开关的型号相同，并由型号相同的两个驱动源控制，且驱动信号做同步处理以实现激光的输出；所述第一二维声光Q开关和第二二维声光Q开关对称设置在所述补偿负透镜的两侧。

在另一种实施例中，所述全反镜为平面反射镜；所述全反镜安装在二维调整架上，这样便于调谐，使激光器的输出功率最大。

在另一种实施例中，所述全反镜面向第一二维声光Q开关的一侧镀有反射膜，反射率大于99.9％，以实现全反射。

在另一种实施例中，所述输出镜安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路；所述输出镜的透过率为30％-50％；采用循环水冷却能够降低输出镜在工作时产生高温，对输出镜起到保护的作用；当采用的输出镜的透过率为30％时，输出准连续激光的输出功率大于300W，10KHz时脉宽97ns；当采用的输出镜的透过率为50％时，输出准连续激光的输出功率大于320W，5KHz时脉宽93ns。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，包括二维调整架和谐振腔，所述谐振腔为平-平腔结构；其特征在于，还包括：

补偿负透镜，其设置在所述谐振腔的几何中心位置；

其中，所述补偿负透镜的一侧依次设置有第一激光模块、第一二维声光Q开关、全反镜；所述补偿负透镜的另一侧依次设置有第二激光模块、第二声光Q开关和输出镜；

90°石英旋光片，其设置在所述补偿负透镜与第一激光模块之间或补偿负透镜与第二激光模块之间。

2.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述的第一激光模块和第二激光模块为型号相同的半导体激光器泵浦Nd:YAG激光模块，并由同型号相同的两个驱动电源供电，采用21-28℃恒温循环水冷却。

3.如权利要求2所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述的第一激光模块和第二激光模块对称设置在所述补偿负透镜的两侧。

4.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述90°石英旋光片安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路。

5.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述补偿负透镜安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路。

6.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述第一二维声光调Q开关和第二二维声光调Q开关的型号相同，并由型号相同的两个驱动源控制，且驱动信号做同步处理。

7.如权利要求6所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述第一二维声光Q开关和第二二维声光Q开关对称设置在所述补偿负透镜的两侧。

8.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述全反镜为平面反射镜；所述全反镜安装在二维调整架上。

9.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述全反镜面向第一二维声光Q开关的一侧镀有反射膜，反射率大于99.9％。

10.如权利要求1所述的三百瓦级准连续双棒串接全固态激光器，其特征在于，所述输出镜为平面镜，其安装在二维调整架上，所述二维调整架带有循环水冷却管路；所述输出镜的透过率为30％-50％。