CN209981721U - 一种电光调q激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种电光调Q激光器，包括泵浦激光系统，所述泵浦激光系统泵浦聚焦光束后方依次设有同轴设有平面镜片和增益介质，经过所述增益介质依次通过第一光斑压缩棱镜和第二光斑压缩棱镜对激光腔模横向光斑进行横向压缩，然后经过BBO电光晶体调Q开关单元，所述BBO电光晶体调Q开关单元的后方设有平凹输出镜片输出调Q脉冲激光，所述平面镜片与所述平凹输出镜片构成激光器谐振腔。本实用新型通过光斑压缩棱镜对对激光谐振腔中光束进行横向压缩，使得电光开关的横向通光尺寸可以加工地很小，具有薄片结构，进而可以降低电光开关的半波电压，实现低开关电压、高开关比的电光调Q激光输出。
Description
技术领域
本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种电光调Q激光器。
背景技术
脉冲激光因其具有很高的峰值功率和单脉冲能量，使得其在工业加工等领域备受青睐。我们知道获得脉冲激光输出的方法主要分为，主动调Q、被动调Q和锁模，在这些方式方法中主动调Q脉冲激光技术无疑是目前最成熟，使用范围最广的，也是获得最高平均功率脉冲激光的有效手段，而且主动调Q激光调制参数人为可控，是获得稳定重复频率脉冲串的主要方式。通常主动调Q激光器分为电光和声光开关调制两种，它们各有优缺点。
以BBO电光晶体为代表的电光开关调Q激光，由于其输出脉宽更窄，抗损伤能力更强等方面的优势而被人们广泛采用。除此，BBO电光开关还具有较低压电效应优点，且其应用过程操作简单，是目前电光开关中的优选方案。但是，由于其具有较高的半波电压，并且由于Z切的晶体不易生长成大尺寸，所以这就需要考虑到驱动电源和晶体成本等这些问题，这就限制了其作为电光开关在调Q激光器中的应用，所以目前主导主动调Q激光器市场的仍然是声光开关。为了降低BBO电光开关的工作电压，本专利提供了如下方案以用来克服以上问题。
发明内容
（1）技术方案
为了克服现有技术不足，本实用新型提供一种电光调Q激光器，包括泵浦激光系统，所述泵浦激光系统泵浦聚焦光束后方依次设有同轴设有平面镜片和增益介质，经过所述增益介质依次通过第一光斑压缩棱镜和第二光斑压缩棱镜对激光腔模横向光斑进行横向压缩，然后经过BBO电光晶体调Q开关单元，所述BBO电光晶体调Q开关单元的后方设有平凹输出镜片输出调Q脉冲激光，所述平面镜片与所述平凹输出镜片构成激光器谐振腔。
进一步地，所述泵浦激光系统包括泵浦源和光束准直聚焦系统，所述泵浦源为LD耦合光纤输出，所述光束准直聚焦系统为望远镜系统。
进一步地，所述增益介质为Nd:YVO4晶体或Nd:YAG晶体或Nd:YLF晶体。
进一步地，所述第一光斑压缩棱镜和所述第二光斑压缩棱镜由直角面和楔角面组成，其中楔角面优选布角面，所述第一光斑压缩棱镜和所述第二光斑压缩棱镜通过熔石英或者YVO4晶体制备而成。
进一步地，所述BBO电光晶体调Q开关单元中的BBO电光晶体的厚度为1.5mm、1mm、0.8mm、或0.5mm。
进一步地，所述增益介质的一个端面作为谐振腔的前腔镜，而另一端面被加工成布儒斯特角面。
进一步地，所述第一光斑压缩棱镜和第二光斑压缩棱镜为双级级联，并且所述第一光斑压缩棱镜和第二光斑压缩棱镜能够级联一组以上其它的光斑压缩棱镜对。
进一步地，所述BBO电光晶体调Q开关单元中BBO电光晶体的后端面为谐振腔的后腔镜。
（2）有益效果
本实用新型的有益效果：相比于现有技术，本实用新型通过光斑压缩棱镜对对激光谐振腔中光束进行横向压缩，使得电光开关的横向通光尺寸可以加工地很小，具有薄片结构，进而可以降低电光开关的半波电压，实现低开关电压、高开关比的电光调Q激光输出，而且结构紧凑，效果明显。
附图说明
图1是实施例一电光调Q激光器的结构示意图；
图2是实施例二电光调Q激光器的结构示意图；
图3是实施例三电光调Q激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例一
请参阅图1，本实施案例提供一种电光调Q激光器，包括泵浦激光系统101，所述泵浦激光系统101泵浦聚焦光束后方依次设有同轴设有平面镜片102和增益介质104，经过所述增益介质104依次通过第一光斑压缩棱镜105和第二光斑压缩棱镜106对激光腔模横向光斑进行横向压缩，然后经过BBO电光晶体调Q开关单元107，所述BBO电光晶体调Q开关单元107的后方设有平凹输出镜片103输出调Q脉冲激光，所述平面镜片102与所述平凹输出镜片103构成激光器谐振腔。
本实施例以Nd:YVO4晶体作为增益介质104为例说明其工作原理，首先泵浦激光系统101输出波长808nm的泵浦聚焦光束，经过平面镜片102入射至增益介质104，激发增益介质，产生1064nm激光发射。泵浦激光为光纤耦合LD非偏输出，平面镜片102前端面镀膜AR@808nm，后端面镀膜HR@1064nm和AR@808nm。腔模激光依次经过使用相同材料制作的规格尺寸完全相同，但放置方位不同的第一光斑压缩棱镜105和第二光斑压缩棱镜106后水平入射BBO电光晶体调Q开关单元107，最后由平凹输出镜片103输出调Q脉冲激光，平凹输出镜片103前端面镀膜PR@1064nm。其中，第一光斑压缩棱镜105和第二光斑压缩棱镜106对激光腔模横向光斑进行压缩，以使其能够在不增大腔内损耗的前提下通过BBO电光晶体调Q开关单元107。BBO电光晶体调Q开关单元107通过设置驱动源开关重复率对腔模激光进行主动开关控制，以此获得可控脉冲输出。
本实施例以3×3×25mmZ-cutBBO电光晶体为例对本实用新型作进一步描述。通常，这个尺寸晶体的半波电压为5200V，应用到本实施例的激光腔中取其1/4波电压，即2600V，即使这样，高调制电压也会带来一些问题，比如，高压调制电源的成本、精度、体积及可靠性。根据BBO电光晶体的半波电压与晶体长度l成反比，与其厚度d成正比的关系，要想降低半波电压，只能采用薄片晶体结构。目前，市面上最薄的BBO电光晶体可以做到1.5mm，对应1/4波电压为1300V，仍然太高。一般情况下，光纤准直器在长准直距离100mm内准直光束直径约0.8mm~1.0mm，激光腔内光斑约0.4~0.6mm，1.5mm晶体厚度基本接近当前实用的极限值。大光斑不仅要求晶体的尺寸大，而且给光路调节也会带来麻烦，且大光斑激光腔模使得调Q激光腔的开关比明显下降，一般在20~25dB。通过第一光斑压缩棱镜105和第二光斑压缩棱镜106对本实施例准直光束进行压缩，可以获得较小的横向光斑且不会引入像差。如图1中，假设入射整形棱镜组的光斑大小为Lin=0.8mm，棱镜材料为熔石英n=1.5，可知布儒斯特角大小为56°，通过简单计算可得Lout=Lin×M2(其中M为棱镜组的压缩比)，可得压缩后光斑的横向尺寸为0.36mm。如果将熔石英替换为YVO4晶体，n=2，可将0.8mm光斑压缩到0.2mm。如此，原来1.5mm厚的BBO电光晶体可以减薄到0.4mm，对应1/4波电压450V，这样电源的成本和精度都会明显提高。如果有必要，还可以双级棱镜组级联，仍然采用YVO4晶体，Lout=Lin×M4=0.05mm，晶体可以减薄到0.1mm，对应1/4波电压87V。
实施例二
请参阅图2，获得电光调Q脉冲激光的原理与图1相同，仅仅将平面镜片102和增益介质104换成激光晶体201，其中激光晶体201的前端面镀膜HR@1064nm和AR@808nm，激光晶体201后端面抛成布角面，用来压缩光斑，BBO电光晶体202的后端面镀膜PR@1064nm。此结构更加紧促，方便激光器调节。
实施例三
请参阅图3，本实施例在第一光斑压缩棱镜105和第二光斑压缩棱镜106后级联第三光斑压缩棱镜301和第四光斑压缩棱镜302，可以进一步压缩激光光斑，进一步减小电光晶体电极方向厚度，以获得更低的1/4波电压。调Q原理及实施过程与实施例一相同，在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种电光调Q激光器，包括泵浦激光系统（101），其特征在于，所述泵浦激光系统（101）泵浦聚焦光束后方依次设有同轴设有平面镜片（102）和增益介质（104），经过所述增益介质（104）依次通过第一光斑压缩棱镜（105）和第二光斑压缩棱镜（106）对激光腔模横向光斑进行横向压缩，然后经过BBO电光晶体调Q开关单元（107），所述BBO电光晶体调Q开关单元（107）的后方设有平凹输出镜片（103）输出调Q脉冲激光，所述平面镜片（102）与所述平凹输出镜片（103）构成激光器谐振腔。
2.根据权利要求1所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述泵浦激光系统（101）包括泵浦源和光束准直聚焦系统，所述泵浦源为LD耦合光纤输出，所述光束准直聚焦系统为望远镜系统。
3.根据权利要求1所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述增益介质（104）为Nd:YVO4晶体或Nd:YAG晶体或Nd:YLF晶体。
4.根据权利要求1所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述第一光斑压缩棱镜（105）和所述第二光斑压缩棱镜（106）由直角面和楔角面组成，所述第一光斑压缩棱镜（105）和所述第二光斑压缩棱镜（106）通过熔石英或者YVO4晶体制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述BBO电光晶体调Q开关单元（107）中的BBO电光晶体的厚度为1.5mm、1mm、0.8mm、或0.5mm。
6.根据权利要求1或3所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述增益介质（104）的一个端面作为谐振腔的前腔镜，而另一端面被加工成布儒斯特角面。
7.根据权利要求1或4所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述第一光斑压缩棱镜（105）和第二光斑压缩棱镜（106）为双级级联，并且所述第一光斑压缩棱镜（105）和第二光斑压缩棱镜（106）能够级联一组以上其它的光斑压缩棱镜对。
8.根据权利要求1所述的一种电光调Q激光器，其特征在于：所述BBO电光晶体调Q开关单元（107）中BBO电光晶体的后端面为谐振腔的后腔镜。
Priority Applications (1)
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| CN201921293211.3U CN209981721U (zh) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | 一种电光调q激光器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110364924A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-10-22 | 福建科彤光电技术有限公司 | 一种电光调q激光器 |
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2019
- 2019-08-09 CN CN201921293211.3U patent/CN209981721U/zh active Active
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