CN207743555U - 一种谐振腔内泵浦的碟片激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，包含一个有源增益镜，一个谐振腔内插有有源增益镜的泵浦激光器和碟片激光器谐振腔。本实用新型谐振腔在传统的泵浦腔基础上，还插入了被制作为薄片的增益物质，且构成谐振腔的反射镜，或者为上述薄片晶体自身受激辐射光放大构成的谐振腔。本实用新型利用激光器谐振腔内往返产生的高功率激光来实现对碟片激光器的多次泵浦目的，谐振腔内对碟片激光晶体泵浦功率密度比腔外高数十倍以上，可提高碟片晶体对泵浦光的吸收效率，尤其是对非吸收峰泵浦情况。本实用新型中泵浦谐振腔和碟片激光谐振腔相互独立，既可实现碟片激光器的级联泵浦，又可实现泵浦腔的调Q，以获得多波长和窄脉宽、高峰值功率脉冲激光输出。

Description

一种谐振腔内泵浦的碟片激光器

技术领域

本实用新型属于光电子技术领域，更具体地，涉及一种新型的碟片固体激光器。

背景技术

碟片固体激光器以其增益介质薄，热传导方向和激光出光方向一致，热透镜效应弱，传热效果好，且能承受大的激光功率密度，可以获得从连续到高峰值功率脉冲激光输出，而受到学术界和工业界的认同。

但由于碟片激光晶体很薄，厚度一般为50微米到500微米，对泵浦光的单次吸收较弱，故需要构造复杂的结构来对碟片晶体进行多次泵浦，如德国通快公司的抛物镜和直角转向棱镜多次泵浦方案、华中科技大学双抛物面共轭成像多次泵浦方案等。

现有技术存在的问题主要有两方面。第一，共轭双抛物面成本昂贵，需要两片昂贵的抛物面镜(面形很好的进口抛物面镜，面型一般是pv值低，以及聚焦成像的像差小，每片4万美元左右)，系统复杂；而我们的方案只需要常用的球面镜(一片不到100人民币)。第二，多次泵浦的共轭双抛物面系统的泵浦方案，是通过把泵浦光进行空间平移来增加泵浦次数的，这种方法的缺点是，随着泵浦次数的增加，抛物面镜的口径(尺寸)也要相应的增加，成本也会增加；而在我们的方案中，泵浦次数多于双抛物面多次泵浦(理论上是无穷多次)，且不需要对反射镜的尺寸进行任何的改变。

发明内容

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谐振腔内泵浦的碟片激光器，目的在于利用普通固体激光器腔内谐振的极高功率的腔内往返振荡激光，对增益碟片进行高功率的多次泵浦，从而在不改变其掺杂浓度，以及厚度的基础上，达到增加吸收的效率，提高光光转换效率等目的。

本实用新型提出的一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，包含一个有源增益镜(2)，一个谐振腔内插有有源增益镜的泵浦激光器和碟片激光器谐振腔；其中：

所述泵浦激光器的谐振腔包括两个泵浦反射镜，两个反射镜光轴处于所述有源增益镜入射反射光路上，构成附加有源增益镜(2)的增益反射作用的泵浦激光谐振腔，泵浦反射镜与碟片之间的光路上，设有泵浦光增益物质；或者，

所述泵浦激光器的谐振腔为一个泵浦反射镜与有源增益镜(2)构成，有源增益镜(2)作为另一面附加增益的反射镜，用以代替反射镜(4)，和泵浦反射镜构成泵浦激光谐振腔；泵浦反射镜与有源增益镜之间的光路上，设有泵浦光增益物质(1)；

碟片激光器谐振腔包括一个具有一定透射率的反射镜(4)(即输出镜，在碟片激光器中透射率一般是1％到7％)和另一个输出光反射镜，两镜处于所述有源增益镜入射反射光路上；具有一定透射率的反射镜(4)为输出光窗口；或者，

所述碟片激光器谐振腔的输出镜光轴与有源增益镜的法线重合，有源增益镜代替全反射镜和所述输出镜构成碟片激光器的谐振腔，实现碟片激光器的反射光路和输出光路重合，这样可以减少一个全反射镜；

所述有源增益镜为薄片状有源晶体，厚度50微米至1毫米，用于构成碟片激光器的增益物质。有源增益镜的作用在于，利用泵浦源谐振腔内的多次往返震荡的泵浦激光作为泵浦源，实现多次吸收，增加有源增益镜泵浦速率的目的。

优选地，所述泵浦激光器谐振腔还设有聚焦系统(10)，用于将泵浦激光器的泵浦光聚焦到有源增益镜上，以提高泵浦强度；由于有源增益镜的阈值泵浦功率密度很高，因此在功率密度不够时我们需要在腔内加一个聚焦系统，缩小光板尺寸，增加功率密度；当腔内泵浦功率密度小于有源增益镜的阈值泵浦功率时，我们在腔内采用这种聚焦系统，使得有源增益镜上的泵浦功率密度超过有源增益镜的阈值泵浦功率密度。

优选地，所述碟片激光器还包括激光脉冲调制装置，其设在泵浦光路 (12)或激光出射光路(18)上，把连续输出的激光变成脉冲激光，实现高功率脉冲泵浦或输出；脉冲调制装置放在泵浦光路中，属于脉冲泵浦，输出脉冲激光；脉冲调制装置放在激光出射光路上，属于连续泵浦，输出脉冲激光，如调Q。

优选地，所述碟片激光器还包括倍频装置，其设在泵浦光路或激光出射光路上，用于将泵浦光和激光频率加倍，以实现腔内倍频泵浦或腔外倍频输出。

优选地，所述碟片激光器的输出镜为有源增益镜，其另设有与其构成谐振腔的全反射镜(15)和输出镜(16)，全反射镜(15)与输出镜(16) 处于所述有源增益镜的入射反射光路上实现碟片激光的再次泵浦增强和输出。

优选地，所述碟片激光器的泵浦源是固体激光器或半导体激光器(17)；泵浦方式是侧光泵浦或利用双色镜实现的端面泵浦。

优选地，所述碟片激光器的有源增益镜厚度为50um-2mm，直径为 5mm-30mm；所述有源增益镜的上表面镀膜为对泵浦光的高增透膜，有源增益镜的下表面镀膜为对泵浦光的高反射膜；这样的参数选择可以保证有源增益镜厚度足够薄，以至于可以在处理谐振腔问题时可以当作反射镜，有源增益镜作为镜子，这种结构最大的好处在于，泵浦光和激光可以不同轴，解放光路。

优选地，所述碟片激光器的输出系统为双色镜，放置在泵浦源的腔镜位置，对所对应级数的激光高增透，增加泵浦源腔内的次级激光损耗，而对泵浦源腔内本身的激光损耗不变；这样做的目的是防止泵浦腔内的寄生振荡。

优选地，所述碟片激光器的反射系统形状为球面或非球面，其结构为高斯反射镜、菲涅尔反射镜、非球面反射镜、平面反射镜或者变形镜等，用于控制有源增益镜上表面的泵浦功率空间分布。

本实用新型提供的一种谐振腔内泵浦方案，泵浦方案包括一台或多台泵浦激光器(包括增益物质，泵浦源，以及腔镜)，一片或多片有源增益镜 (后简称碟片)，一片或多片双色反射镜，碟片所对应的腔镜和输出镜。根据实际情况，可以添加一块平面反射镜；根据实际情况，可以添加一套或多套耦合系统；根据实际情况，可以添加一套或多套脉冲调制装置。

如图1所示，1为如上所述泵浦激光器的增益物质，2为碟片，3为泵浦激光器的输出光反射镜，4为泵浦激光器的另一个反射镜，5为碟片激光器的输出镜，6为碟片激光器的输出光反射镜，7为泵浦激光器中振荡的激光，8为碟片激光器中振荡的激光，9为泵浦激光器的泵浦源。

系统工作时，泵浦源9对泵浦激光器的增益介质1进行泵浦，增益介质1产生的激光7在腔镜3和腔镜4之间振荡，其中腔镜3和4均对光束7 对应的波长高反；光束7入射到碟片2上，碟片2吸收了部分的光束7，剩余的光束经过碟片2反射，照射到腔镜4并反射回碟片2，再次被碟片2吸收部分后，剩余光束7回到增益介质1中，经过增益介质放大，以及腔镜3 的反射，再次回到碟片2上，完成对碟片2的“腔内泵浦”，其中上述“腔”指的是“3-2-4”构成的针对泵浦激光器的谐振腔；碟片2被激光束7泵浦之后，产生激光束8在输出镜5和腔镜6之间振荡；为了防止激光束8在 5-6之间振荡的同时，在3-4之间同样振荡(寄生振荡)，腔镜3和腔镜4 应对光束8对应的波长高增透；这里腔镜6对激光束8全反，输出镜5是作为激光束8的输出镜，因此对激光束8部分透过。

在前述技术方案的基础上，在需要的情况下，可以在腔内插入脉冲调制系统(可以是调Q，也可以是锁模及其他模块)。如图10所示，我们把脉冲调制系统12插入到一级激光器的谐振腔内，此时脉冲调制成功后，一级激光器开始对碟片2进行脉冲泵浦。

同理，我们在需要的情况下，如图9所示，我们把脉冲调制系统18插入到碟片2出光的谐振腔中，此时我们利用18直接对腔5～6中的激光进行脉冲调制，可以直接得到脉冲激光输出。

在前述技术方案的基础上，在需要的情况下，如图7所示，可以在碟片2出光的谐振腔内再次插入一个碟片14，让碟片2产生的激光再次对碟片14进行泵浦，再插入碟片14的腔镜15和16，可以得到碟片14的激光输出。

注意，我们这里仅仅讨论了腔内插入2个碟片的情形，实际情况可以根据需要插入多个碟片进行多级泵浦。

在前述技术方案的基础上，把泵浦腔内的调Q元件换成倍频模块(包括倍频晶体，偏振装置等)，可以产生腔内倍频光做泵浦源的腔内泵浦激光器。

本实用新型提出了利用激光谐振腔内的振荡激光束来多次泵浦碟片激光晶体，既简化了多次泵浦结构，还提高了碟片晶体的激光泵浦功率密度。现有技术中，腔内往返的谐振激光很少被应用于直接做泵浦源，其原因为谐振腔的设计原则是，腔内损耗越小越好。而腔内插入一个有源晶体，相当于插入了一个吸收体，这样会增加腔内的损耗，使得激光很难起振；一般腔内插入的有源晶体为饱和吸收体，其作用是被动调Q(Cr：YAG)或被动锁模(SESAM)，目的是把原有激光腔内的激光变成等波长的脉冲激光；而本专利插入的有源增益镜，其目的是波长及模式转换，与通常不同。腔内泵浦用的激光器，既可以是外腔半导体激光器，也可以是固体激光器。该实用新型既可以用于单工作物质泵浦，也可以用于级联泵浦。只要泵浦光的频谱，在碟片晶体的吸收光谱带宽以内，该方法都有效。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型利用固体激光器腔内产生的极高激光功率，对碟片进行高功率泵浦，使得碟片吸收的泵浦光更多，克服了由于碟片厚度很薄造成的吸收系数降低，能够充分的利用碟片优秀的热效应。

2、本实用新型可以用更加廉价的非吸收峰泵浦源对增益物质进行泵浦(如用NdYAG固体激光代替785nm半导体激光)，以提高工业成本优势。输出镜用高斯镜，用于提高激光的均匀度。

3、本实用新型可以有效降低碟片的厚度，由此可以提高晶体的体表比，相比现有技术，我们创新的使用了碟片作为增益介质，这样的好处是可以降低工作物质的热效应(克服了现有技术中棒状增益物质的热透镜效应，可以极大的提高高功率下的光束质量)。

4、我们采取的腔内多次泵浦方案，跟普通的碟片多次泵浦相比，省去了反射镜、棱镜、准直透镜等等反射率和透过率的中间损耗，可以更高效率的利用泵浦光功率。

5、作为腔内插入的反射系统，碟片晶体的厚度适中，只有碟片晶体才可以作为反射镜，特别是如图3(实施例2)所示的情形，现有的技术方案根本没办法实现。

6、本实用新型既可以对泵浦谐振腔进行调Q，实现对碟片晶体的脉冲泵浦，又可以直接对碟片晶体谐振腔进行调Q，直接获得碟片晶体的高峰值脉冲输出。

7、本实用新型可以利用腔内倍频方法来对增益介质进行腔内泵浦，提高倍频激光的利用率。

8、本实用新型既可实现单碟片模块泵浦，又可以实现级联泵浦。

9、本实用新型中，碟片同时作为增益物质和反射镜，可以极大的简化光路，并且降低阈值泵浦功率密度。

10、本实用新型采用的是单一的腔内泵浦模块，舍弃了抛物面方案的复杂且昂贵的结构。

附图说明

图1为实用新型内容附图；

图2为实施例1：线形腔腔内泵浦碟片激光器；

图3为实施例2：V型腔腔内泵浦碟片激光器；

图4为实施例3：多固体激光器腔内泵浦碟片激光器；

图5为实施例4：腔内添加耦合系统时的腔内泵浦碟片激光器；

图6为实施例5：一级激光器腔镜为非球面镜时的腔内泵浦碟片激光器；

图7为实施例6：三级激光器串联输出的腔内泵浦碟片激光器；

图8为实施例7：LD直接腔内泵浦的腔内泵浦碟片激光器；

图9为为实施例8：腔内泵浦的调Q碟片激光器；

图10为为实施例9：腔内脉冲泵浦的Tm:YAG碟片激光器；

图11为实施例10：Nd:YAG腔内倍频的腔内泵浦钛蓝宝石碟片飞秒激光器；

其中，1为增益物质Nd:YAG；2为Tm:YAG碟片；3为球面镜，1064nm 高反，2um高透；4为球面镜，1064nm高反，2um高透；5为球面镜，2um 部分反射镜；6为球面镜，2um高反；7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm；8为Tm:YAG碟片产生的2um激光；9为Nd：YAG的泵浦源；10为聚焦透镜，对1064nm高透；11为高斯反射镜；12为1064nm调Q 模块；13为功率计；14为Ho:YAG碟片；15为球面镜，2.1um高反；16为平面镜，2.1um部分反射；17为中心波长780nm的外腔半导体激光器；18 为2um调Q模块；19为1064倍频模块；20为平面镜，对532nm高反，对 1064nm高透；21为球面镜，1064nm和532nm全反；22为球面镜，1064nm 和532nm全反，曲率与21相同或不同；23为激光，中心波长523nm；24为 Ti:Sapphire碟片；25为球面镜，对600nm～1200nm部分反射；26为球面镜，对600nm～1200nm高反；27为球面镜，对600nm～1200nm高反，曲率与26不同；28为布鲁斯特镜；29为色散补偿棱镜。

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。

实施例1

实施例1中的一级激光器的谐振腔为线形腔，为最简单的一种情况。

一级激光器的增益物质1为Nd：YAG，9为Nd：YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm，球面腔镜为3对1064nm高反，对2um高增透。这里双色镜的使用时为了防止碟片2产生的2um激光在谐振腔3～2之间形成寄生振荡。碟片2为Tm：YAG，腔镜6是2um全反镜，输出镜5为2um的部分反射镜，输出镜5的作用是系统输出2um激光，13 为功率计，用来监测一级激光器腔内的功率大小。

试验中我们调整反射镜3的角度使得激光7在谐振腔2～3之间谐振，此时功率计13会显示示数，我们继续调整反射镜3的角度，直到功率计13 的示数最大为P₁。我们令腔镜3的反射率为R₃，我们可以知道此时腔内的功率为P₁/(1-R₃)。此时我们再调整腔镜6和输出镜5，直到输出镜5后面的功率计示数最大，激光器调节完成。

实施例2

当实施例1碟片2的吸收系数太低以至于碟片2吸收的泵浦光不足以产生激光时，实施例2中的V型泵浦方式可以简单的解决这一情况。

一级激光器的增益物质1为Nd：YAG，9为Nd：YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm，球面腔镜为3对1064nm高反，对2um高增透。这里双色镜的使用时为了防止碟片2产生的2um激光在谐振腔3～4之间形成寄生振荡。平面镜4是1064nm全反镜碟片。2为Tm： YAG，腔镜6是2um全反镜，输出镜5为2um的部分反射镜，输出镜5的作用是系统输出2um激光，13为功率计，用来监测一级激光器腔内的功率大小。

试验中我们调整反射镜4的角度使得激光7在谐振腔4～3之间谐振，此时功率计13会显示示数，我们继续调整反射镜4的角度，直到功率计13 的示数最大为P₁。我们令腔镜4的反射率为R₄，我们可以知道此时腔内的功率为P₁/(1-R₄)。此时我们再调整腔镜6和输出镜5，直到输出镜5后面的功率计示数最大，激光器调节完成。

实施例2和实施例1的不同点在于，实施例2中1064nm激光经过碟片 2的次数为4次，而实施例1中只经过2次，因此碟片的吸收系数为实施例 1中2倍。

实施例3

当实施例1和实施例2中的一级激光器腔内泵浦功率密度太低，以至于碟片2的吸收系数太低，不足以产生激光时，实施例3中的多个一级激光器串联的腔内泵浦方案可以解决这一情况。

一级激光器的增益物质1为Nd：YAG，9为Nd：YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm。这里我们使用两个一级激光器串联作为泵浦源。

球面腔镜为3对1064nm高反，对2um高增透。这里双色镜的使用时为了防止碟片2产生的2um激光在谐振腔3～3之间形成寄生振荡。2为Tm： YAG，腔镜6是2um全反镜，输出镜5为2um的部分反射镜，输出镜5的作用是系统输出2um激光，13为功率计，用来监测一级激光器腔内的功率大小。

试验中我们调整其中一个反射镜3的角度使得激光7在谐振腔3～3之间谐振，此时功率计13会显示示数，我们继续调整反射镜3的角度，直到功率计13的示数最大为P₁。我们令腔镜3的反射率为R₃，我们可以知道此时腔内的功率为P₁/(1-R₃)。此时我们再调整腔镜6和输出镜5，直到输出镜 5后面的功率计示数最大，激光器调节完成。

实施例3和实施例1、2的不同点在于，实施例3中有两个共谐振腔的一级激光器，因此碟片的泵浦功率密度为实施例1、2的倍。

实施例4

当实施例3中的一级激光器腔内泵浦功率密度仍然太低，以至于碟片2 的吸收系数太低，不足以产生激光时，实施例4中的腔内插入聚焦透镜方案可以解决这一情况。

一级激光器的增益物质1为Nd：YAG，9为Nd：YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm。球面腔镜为3对1064nm高反，对2um高增透。这里双色镜的使用时为了防止碟片2产生的2um激光在谐振腔3～2之间形成寄生振荡。2为Tm：YAG，腔镜6是2um全反镜，输出镜5为2um的部分反射镜，输出镜5的作用是系统输出2um激光，13为功率计，用来监测一级激光器腔内的功率大小。

实施例4中我们在一级激光器的腔内插入了一个聚焦系统10，这个聚焦系统可以使腔内的激光光斑聚焦成较小的光斑，使得碟片2上的功率密度增大。

试验中我们调整其中一个反射镜3的角度使得激光7在谐振腔3～2之间谐振，此时功率计13会显示示数，我们继续调整反射镜3的角度，直到功率计13的示数最大为P₁。我们令腔镜3的反射率为R₃，我们可以知道此时腔内的功率为P₁/(1-R₃)。此时我们再调整腔镜6和输出镜5，直到输出镜 5后面的功率计示数最大，激光器调节完成。

实施例4和实施例1、2、3的不同点在于，实施例4中有一级激光器内有一个插入的聚焦系统，因此碟片的泵浦功率密度为实施例1、2、3的数倍，可以极大的提高碟片2上的泵浦功率密度。

实施例5

由于前几个实施例中，碟片2上的泵浦光斑为高斯分布，因此当实施例4中的一级激光器腔内泵浦功率密太高，以至于碟片表面的热分布不均匀时，碟片容易炸裂。在这种情况下，可以利用实施例5中的非球面反射镜腔镜方案来解决这个问题。

一级激光器的增益物质1为Nd：YAG，9为Nd：YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm。非球面腔镜为11对1064nm 高反，对2um高增透。这里双色镜的使用时为了防止碟片2产生的2um激光在谐振腔11～2之间形成寄生振荡。2为Tm：YAG，腔镜6是2um全反镜，输出镜5为2um的部分反射镜，输出镜5的作用是系统输出2um激光，13 为功率计，用来监测一级激光器腔内的功率大小。

非球面镜可以用高斯镜或者其他反射镜，其作用是可以让碟片2上的泵浦光斑平顶性变好。

试验中我们调整其中一个反射镜11的角度使得激光7在谐振腔11～2 之间谐振，此时功率计13会显示示数，我们继续调整反射镜11的角度，直到功率计13的示数最大为P₁。我们令腔镜11的反射率为R₁₁，我们可以知道此时腔内的功率为P₁/(1-R₁₁)。此时我们再调整腔镜6和输出镜5，直到输出镜5后面的功率计示数最大，激光器调节完成。

实施例5和实施例1、2、3、4的不同点在于，实施例5中一级激光器的腔镜为一个高斯反射镜，因此可以提高碟片的泵浦功率均匀性。

实施例6

由于前几个实施例中，碟片2为输出激光的增益介质，如果我们利用碟片2进行再次对碟片14(Ho:YAG)级联泵浦，以降低碟片14激光过程的量子亏损，我们可以用实施例16来进行实施。

一级激光器的增益物质1为Nd：YAG，9为Nd：YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm。腔镜为4对1064nm高反，对1.9um高增透。这里双色镜的使用时为了防止碟片2产生的1.9um激光在谐振腔3～4之间形成寄生振荡。2为Tm：YAG，腔镜6是1.9um全反镜，我们把碟片14当作碟片2(Tm：YAG)的腔镜，使得激光8在腔6～14之间振荡。

我们为碟片14搭建了腔镜15和输出镜16。其中腔镜15为2.1um的全反镜，镜16为2.1um的部分反射镜。

试验中我们调整其中一个反射镜4的角度使得激光7在谐振腔3～4之间谐振，此时功率计13会显示示数，我们继续调整反射镜4的角度，直到功率计13的示数最大为P₁。此时我们再调整腔镜6，直到镜6后面的功率计示数最大；最后我们调节反射镜15和16，直到镜16后面的功率计13示数最大，激光器调节完成。

实施例6和实施例1～5的不同点在于，实施例6实现了3级激光器的串联，可以极大的降低最后一级激光器的量子亏损以及热效应。

实施例7

实施例1～6都是在一级激光器为半导体或者灯泵浦Nd:YAG时的情况。如果一级泵浦源为半导体激光器时，我们可以把碟片2放在半导体激光器的谐振腔内，构成实施例7的情况。

一级激光器的增益物质17为中心波长为780nm的半导体激光器增益介质(17包括腔镜)，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为780nm。 780nm激光在2～17之间振荡。2为Tm：YAG碟片，所产生的2um激光在谐振腔5～6之间形成寄生振荡。腔镜6是2um全反镜，5为2um的部分反射镜。

我们调节碟片2，使得17腔镜后的功率计功率达到最大；我们再调整腔镜5和6，使得5后面的功率计13功率达到最大，激光器调节完成。

实施例8

实施例1～7描述的都是激光器连续运行下的情况，实施例8描述的是碟片激光器的调Q运行情况

一级激光器的增益物质1为Nd:YAG晶体，9为Nd:YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm。3为1064nm全反镜，镜子4对1064nm全反同时对2um高透，对1064nm的激光在3～4之间振荡。2 为Tm：YAG碟片，所产生的2um激光在谐振腔5～6之间形成寄生振荡。腔镜6是2um全反镜，5为2um的部分反射镜。18为调Q模块(可包括Q开关，偏振模块，调制系统，电源等等)，放置在TmYAG的谐振腔5～6内。输出镜5后面的功率计13示数达到最大后，调整调Q模块18，可以实现 2um激光器的脉冲输出。

实施例9

实施例1～8描述的都是一级激光器连续泵浦的情况，实施例9则描述一级激光器脉冲泵浦碟片激光器的情况。

一级激光器的增益物质1为Nd:YAG晶体，9为Nd:YAG的泵浦源，7为一级激光器腔内震荡的激光，中心波长为1064nm。3为1064nm全反镜，镜子4对1064nm全反同时对2um高透，对1064nm的激光在3～4之间振荡。2 为Tm：YAG碟片，所产生的2um激光在谐振腔5～6之间形成寄生振荡。腔镜6是2um全反镜，5为2um的部分反射镜。12为1064nm的调Q模块(可包括Q开关，偏振模块，调制系统，电源等等)，放置在NdYAG的谐振腔3～4内。输出镜4后面的功率计13示数达到最大后，调整调Q模块18，可以实现1064nm激光器的脉冲输出；此时调节输出镜5以及腔镜6，可以得到脉冲泵浦情况下的TmYAG的2um激光输出，调节至镜子5后面的功率计 13输出功率最大。

实施例10

实施例1～9描述的都是非超快激光器的情形，实施例10则描述一级激光器为腔内倍频激光器，二级激光器为Ti:sapphire碟片飞秒激光器。

一级激光器的增益物质1为Nd:YAG晶体，9为Nd:YAG的泵浦源，19 为KTP晶体，20为绿光的全反镜，腔镜21和22均为1064nm和532nm的全反镜，23为腔内倍频之后的激光，中心波长为532nm。24为Ti:sapphire 碟片晶体，厚度为0.5mm。25为部分反镜，26和27为全反射镜，25、26、 27覆盖谱线范围为600nm～1200nm，28为布鲁斯特镜，29为色散补偿棱镜。

激光器工作时，腔内的振荡的1064nm激光在倍频晶体19的作用下变成532nm的激光23，Ti:sapphire碟片在532nm的泵浦下，产生发射谱很宽的激光，在超快激光的峰值功率作用下，激光晶体，空气，会产生不必要的多余色散，我们为了消除色散，用两个棱镜29来平衡他们，最终的超快激光通过输出镜25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 (9)

1.一种谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，包含一个有源增益镜(2)，一个泵浦激光器和碟片激光器谐振腔；其中：

所述泵浦激光器的谐振腔包括两个泵浦反射镜，两个反射镜光轴处于所述有源增益镜入射反射光路上，构成附加有源增益镜(2)的增益反射作用的泵浦激光谐振腔，泵浦反射镜与碟片之间的光路上，设有泵浦光增益物质；或者，

所述泵浦激光器的谐振腔为一个泵浦反射镜与有源增益镜(2)构成，有源增益镜(2)作为另一面附加增益的反射镜，和泵浦反射镜构成泵浦激光谐振腔；泵浦反射镜与有源增益镜之间的光路上，设有泵浦光增益物质(1)；

碟片激光器谐振腔包括一个具有一定透射率的反射镜(4)和另一个输出光反射镜，两镜处于所述有源增益镜入射反射光路上；具有一定透射率的反射镜(4)为输出光窗口；或者，

所述碟片激光器谐振腔的输出镜光轴与有源增益镜的法线重合，有源增益镜代替全反射镜和所述输出镜构成碟片激光器的谐振腔，实现碟片激光器的反射光路和输出光路重合；

所述有源增益镜为薄片状有源晶体用于构成碟片激光器的增益物质，有源晶体厚度为50微米至1毫米。

2.如权利要求1所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，泵浦激光器的谐振腔还设有聚焦系统(10)，用于将泵浦激光器的泵浦光聚焦到有源增益镜上，以提高泵浦强度。

3.如权利要求1所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，还包括激光脉冲调制装置，其设在泵浦光路(12)或激光出射光路(18)上，把连续输出的激光变成脉冲激光，实现高功率脉冲泵浦或输出。

4.如权利要求1所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，还包括倍频装置，其设在泵浦光路或激光出射光路上，用于将泵浦光和激光频率加倍，以实现腔内倍频泵浦或腔外倍频输出。

5.如权利要求1所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，所述输出镜为有源增益镜，另设有与其构成谐振腔的全反射镜(15)和输出镜(16)，全反射镜(15)与输出镜(16)处于所述有源增益镜的入射反射光路上实现碟片激光的再次泵浦增强和输出。

6.如权利要求1中所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，泵浦源是固体激光器或半导体激光器(17)；泵浦方式是侧光泵浦或利用双色镜实现的端面泵浦。

7.如权利要求1中所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，所述有源增益镜厚度为50um-2mm，直径为5mm-30mm；所述有源增益镜的上表面镀膜为对泵浦光的高增透膜，有源增益镜的下表面镀膜为对泵浦光的高反射膜。

8.如权利要求1中所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，其输出系统为双色镜，放置在泵浦源的腔镜位置，对所对应级数的激光高增透，增加泵浦源腔内的次级激光损耗，而对泵浦源腔内本身的激光损耗不变。

9.如权利要求1中所述谐振腔内泵浦的碟片激光器，其特征在于，泵浦激光器反射系统形状为球面或非球面，其结构为高斯反射镜、菲涅尔反射镜、非球面反射镜、平面反射镜或者变形镜，用于控制有源增益镜上表面的泵浦功率空间分布。