CN207938959U - 一种窄脉宽固体激光系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种窄脉宽固体激光系统，该系统包括设置在两端的部分反射镜和全反射镜，部分反射镜和全反射镜之间形成驻波谐振腔结构，所述驻波谐振腔内设置有被动调Q模块、激光模块和主动调Q模块。与现有技术相比，本实用新型的窄脉宽固定激光系统的有益效果在于，利用主动加被动调Q方式将脉宽压至更窄、能量输出更高，提供高峰值功率使医疗美容技术提升更高的台阶；采用驻波谐振腔结构使得整个系统小巧紧凑，结构简单，有效的降低了空间和成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种窄脉宽固体激光系统。
背景技术
普通的固体脉冲激光器由于驰豫振荡输出的激光脉冲由很多微秒量级的尖峰脉冲包络组成，整体脉冲宽度维持在毫秒量级，这样单个激光脉冲的峰值功率就变得很低，在很多工业、科研、医疗等应用领域要求激光脉冲宽度在纳秒、皮秒甚至飞秒量级，如在医疗美容应用领域针对祛斑、祛文身要达到良好的治疗效果要求激光器脉宽在百皮秒至10纳秒以内。针对这些要求窄脉宽的应用，普通固体激光器已经无法满足要求。为此，进一步压缩脉宽和提高峰值功率成为迫切需要解决的问题，于是产生了激光脉冲技术，包括激光调Q技术和激光锁模技术。锁模激光器可将脉冲宽度压缩至几个皮秒至几十皮秒量级，普遍应用与科学研究和工业加工领域。在医疗，尤其是医疗美容领域，调Q激光器由于输出激光脉冲宽度和人体脂组织热弛豫时间匹配度较好被广泛应用。
调Q技术是利用在谐振腔内插入调Q器件(损耗器件)，使得激光器在泵浦阶段由于损耗很大而不能形成振荡，当上能级粒子数增加到最大值时，突然启动调Q器件，瞬间谐振腔内损耗降低至很小，上能级粒子雪崩式跃迁至下能级，迅速在谐振腔内形成振荡，在纳秒量级的时间内输出激光脉冲，峰值功率是普通未调Q激光器的百万倍，为窄脉宽应用带来了可能。
现有的调Q技术主要有主动调Q和被动调Q两种。主动调Q分为电光调Q、声光调Q和转镜调Q。被动调Q有可饱和吸收体调Q和有机染料调Q。相比被动调Q，主动调Q拥有输出能量大、脉冲稳定、频率可控且稳定的优点，但结构复杂、造价昂贵是主动调Q相对被动调Q不可避免的缺点。如今能运行在大能量(单脉冲500mj以上)，且脉冲宽度相对较窄(3ns或以下)的调Q激光系统唯有电光调Q可能实现，但在如此高能量下调Q器件存在关不住的情况，即激光器漏光严重的问题。而且现有激光器运用的调Q方式是单一的主动电光调Q或被动调Q，单一主动电光调Q避免不了在泵浦高电压、腔内高增益下出现漏光情况，而单一被动调Q具有输出能量不高，激光脉冲不稳定的缺陷。
实用新型内容
为解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种结构小巧紧凑、高峰值功率、方便生产和维护的窄脉宽固体激光系统。
本实用新型的为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：
一种窄脉宽固体激光系统，该系统包括设置在两端的部分反射镜和全反射镜，部分反射镜和全反射镜之间形成驻波谐振腔结构，所述驻波谐振腔内设置有被动调Q模块、激光模块和主动调Q模块。
进一步地，激光模块包括工作物质和安装在工作物质侧面的泵浦源。
进一步地，主动调Q模块为电光调Q元件。
进一步地，所述电光调Q元件由偏振装置、电光调Q晶体和1/4波片组成。
进一步地，主动调Q模块为声光调Q元件。
进一步地，被动调Q模块为可饱和吸收晶体、可饱和吸收液体染料和可饱和吸收半导体材料中的任意一种。
与现有技术相比，本实用新型的窄脉宽固定激光系统的有益效果在于，利用主动加被动调Q方式将脉宽压至更窄、能量输出更高，提供高峰值功率使医疗美容技术提升更高的台阶；采用驻波谐振腔结构使得整个系统小巧紧凑，结构简单，有效的降低了空间和成本。
附图说明
图1为本实用新型的实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型的实施例二的结构示意图；
图3为本实用新型的实施例三的结构示意图；
图4为本实用新型的实施例四的结构示意图。
图中，1、部分反射镜；2、被动调Q模块；3、激光模块；31、工作物质；32、泵浦源；4、主动调Q模块；41、偏振装置；42、电光调Q晶体；43、1/4波片；5、全反射镜。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种窄脉宽固体激光系统，该系统包括设置在两端的部分反射镜1和全反射镜5，部分反射镜1和全反射镜5之间形组成驻波谐振腔结构，驻波谐振腔内设置有被动调Q模块2、激光模块3和主动调Q模块4，驻波直谐振腔为激光输出提供正反馈和选模。其中，优选地，全反射镜5为可以采用二元衍射光学设计使得系统输出平顶模式。本实用新型的激光系统采用二元衍射全反射镜使得激光脉冲输出平顶化、高光束质量。
实施例一
如图1所示，本实施例中的窄脉宽固定激光系统，包括设置在两端的部分反射镜1和全反射镜5，部分反射镜1和全反射镜5之间形组成驻波谐振腔结构，驻波谐振腔内依次设置有被动调Q模块2、激光模块3和主动调Q模块4。
实施例二
如图2所示，本实施例中的窄脉宽固定激光系统，包括设置在两端的部分反射镜1和全反射镜5，部分反射镜1和全反射镜5之间形组成驻波谐振腔结构，驻波谐振腔内依次设置有激光模块3、被动调Q模块2和主动调Q模块4。
实施例三
如图3所示，本实施例中的窄脉宽固定激光系统，包括设置在两端的部分反射镜1和全反射镜5，部分反射镜1和全反射镜5之间形组成驻波谐振腔结构，驻波谐振腔内依次设置有主动调Q模块4、被动调Q模块2和激光模块3。
实施例四
如图4所示，本实施例中的窄脉宽固定激光系统，包括设置在两端的部分反射镜1和全反射镜5，部分反射镜1和全反射镜5之间形组成驻波谐振腔结构，驻波谐振腔内依次设置有被动调Q模块2、主动调Q模块4和激光模块3。
除了以上实施例，驻波谐振腔内的模块还可以按激光模块3、主动调Q模块4和被动调Q模块2的顺序依次设置，或者按主动调Q模块4、激光模块3和被动调Q模块2的顺序依次设置。
在一实施例中，激光模块3包括工作物质31和安装在工作物质31侧面的泵浦源32，激光模块3是整个激光器输出激光的源头。优选地，泵浦源32采用脉冲氙灯为输出激光，提供能量。
在一实施例中，主动调Q模块为电光调Q元件，其由偏振装置41、电光调Q晶体42和1/4波片43组成。电光调Q元件内偏振装置41、电光调Q晶体42和1/4波片43的组合可以有多种排列方式，如按偏振装置41、电光调Q晶体42和1/4波片43的顺序，或按电光调Q晶体42、偏振装置41和1/4波片43的顺序，其能够实现电光调Q方式即可。主动调Q模块4和被动调Q模块2共同组成本激光器的调Q系统将脉宽压缩至更窄。
本实用新型中电光调Q晶体可以是DKDP、KDP、BBO、LiNbo3d等电光晶体；偏振装置41可以是56°或45°薄膜偏振片，也可以是PBS。
另一实施例中，主动调Q模块也可以为声光调Q元件。或者主动调Q模块也可以是多种元器件集成在一体，起到对激光的主动调Q功能。
被动调Q模块2为可饱和吸收晶体、可饱和吸收液体染料和可饱和吸收半导体材料中的任意一种，可以是Cr+4:YAG，也可以是有机染料。被动调Q模块2除了单独使用外也可以和其他相邻元件键合，如上述实施例中出现的与其他元件相邻的情况时，可以与部分反射镜1键合、与工作物质31键合、或者与电光调Q晶体42键合。被动调Q模块2也可以与主动调Q模块4集成为一体。
本实用新型的具体工作过程为：作为泵浦源32的脉冲氙灯发出强光被工作物质31吸收，此时腔内主动调Q模块4由于电光调Q晶体42未加电压使得腔内损耗变大，随着泵浦源32脉冲氙灯灯极两端的电压不断增加，电光调Q晶体42由于消光比使得整个主动调Q模块4关不住，激光器逐渐出现漏光现象，当电压加至很高(1000V)时由于漏光严重(即腔内损耗不够大)此时在部分反射镜1与工作物质31间插入被动调Q模块2，继续增加腔内损耗，被动调Q配合主动调Q使得腔内损耗在高电压泵浦下变得更大，激光器漏光基本没有，上能级粒子数也同时持续增加，当上能级粒子数达到最大值时，并且形成明显的粒子数反转(即上能级粒子数多于下能级粒子数)，此时给电光调Q晶体42施加λ/4电压，谐振腔内由原来的高损耗瞬间变为低损耗，上能级积累的反转粒子数快速跃迁至下能级，在谐振腔内形成振荡通过部分反射镜输出窄脉宽激光脉冲。
本实用新型的窄脉宽固体激光系统采用主动加被动调Q提供高能量、窄脉宽、高峰值功率的调Q输出。本实用新型将应用于医疗美容祛斑、祛文身领域类型的激光器脉宽压窄至3ns且能量不低于500mj，为激光医疗美容行业技术带来了前所未有的提升。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种窄脉宽固体激光系统，其特征在于，该系统包括设置在两端的部分反射镜(1)和全反射镜(5)，部分反射镜和全反射镜之间形成驻波谐振腔结构，所述驻波谐振腔内设置有被动调Q模块(2)、激光模块(3)和主动调Q模块(4)，激光模块包括工作物质(31)和安装在工作物质侧面的泵浦源(32)。
2.根据权利要求1所述的窄脉宽固体激光系统，其特征在于，主动调Q模块为电光调Q元件。
3.根据权利要求2所述的窄脉宽固体激光系统，其特征在于，所述电光调Q元件由偏振装置(41)、电光调Q晶体(42)和1/4波片(43)组成。
4.根据权利要求1所述的窄脉宽固体激光系统，其特征在于，主动调Q模块为声光调Q元件。
5.根据权利要求1所述的窄脉宽固体激光系统，其特征在于，被动调Q模块为可饱和吸收晶体、可饱和吸收液体染料和可饱和吸收半导体材料中的任意一种。
Priority Applications (1)
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| CN201721863331.3U CN207938959U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种窄脉宽固体激光系统 |
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| CN201721863331.3U Active CN207938959U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种窄脉宽固体激光系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN207938959U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111952830A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-17 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种纳秒种子源及双脉宽光纤激光器 |
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2017
- 2017-12-27 CN CN201721863331.3U patent/CN207938959U/zh active Active
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