CN210092562U - 一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光器技术领域，且公开了一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，包括热沉，所述热沉的正面开设有定位槽，所述热沉正面的左端固定安装有激光芯片，所述热沉的正面固定连接有位于定位槽顶端和底端的定位架，所述定位架的内部固定连接有位于定位槽内部的自聚焦透镜，所述热沉的正面固定连接有位于定位架右侧的限位板。该易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，大大优化了激光芯片输出光的准直调节，大大优化了激光器的反馈光方向调节，外腔光路设计中，再准直后无二次聚焦的过程，因此整体光路中，所有光学元件不需要承受过高的能量密度，不会导致发热变形，光路支持大光功率输出。

Description

一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体为一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器。

背景技术

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励(或抽运)源和具有亚稳态能级的工作介质两个部分，激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件，激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等，工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大，激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔(见光学谐振腔)并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。

激光器是各类光通信、光传感系统的核心器件，外腔技术是激光器中非常重要的手段，常用于激光波长的调谐和线宽的压窄，同时外腔结构的激光器容易产生高输出功率，因此其在冷原子物理、环境监测、生物监测、工业测量和光谱学等诸多领域中被广泛应用，当前外腔激光器的传统生产方案中在准直和反馈环节中需要精细调节，使生产工艺变的非常复杂，外腔激光器光路无法工作在大功率输出下的，故而提出一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器来解决上述所提出的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，具备在准直和反馈环节中更加简便和可以在大功率输出下工作的优点，解决了传统方案中在准直和反馈环节中需要精细调节，使生产工艺变的非常复杂，外腔激光器光路无法工作在大功率输出下的问题。

(二)技术方案

为实现上述在准直和反馈环节中更加简便和可以在大功率输出下工作的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，包括热沉，所述热沉的正面开设有定位槽，所述热沉正面的左端固定安装有激光芯片，所述热沉的正面固定连接有位于定位槽顶端和底端的定位架，所述定位架的内部固定连接有位于定位槽内部的自聚焦透镜，所述热沉的正面固定连接有位于定位架右侧的限位板，所述限位板的内部固定连接有位于热沉正面的分束立方体，所述热沉正面的右端固定连接有固定板，两个所述固定板相对的一侧均固定安装有复位弹簧，所述复位弹簧远离固定板的一端固定安装有固定压板，所述固定压板的内侧固定连接有保护垫，两个所述保护垫的内部固定连接有位于定位槽内部的反射角锥。

优选的，所述热沉呈“L”状，热沉正面的左端开设有安装槽。

优选的，所述定位槽呈弧状，所述激光芯片固定安装在热沉正面开设的安装槽内，所述分束立方体的四个出光面镀有高透膜。

优选的，两个所述定位架均呈弧状，且定位架的右内壁和热沉之间存在间隙，所述反射角锥包括入射面和三个反射面，三个反射面构成锥形，三个反射面之间的夹角呈九十度。

优选的，所述自聚焦透镜的长度L为.+.*N倍的节距Z，其中节距Z代表光束沿传播方向完成一个正弦周期变化的长度，所述保护垫包括软体和保护罩，软体可为海绵。

优选的，所述限位板的数量为四个，两个限位板分布在定位槽的顶端，另外两个限位板分布在定位槽的底端，限位板呈“L”状，两个所述固定板均为直板，所述固定压板呈弧状，且固定压板的高度小于固定板的高度。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，具备以下有益效果：

1、该易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，通过激光芯片放置于L型的热沉上，出光面直接与圆柱形的自聚焦透镜接触，经过自聚焦透镜的准直后，出射的平行光射入分束立方体，分束立方体的入射面或透射面镀有滤光结构，入射分束立方体后的一部分的反射光作为输出光出射，另一部分透射光继续入射至反射角锥上，在反射角锥面上完成180度反射，再次入射分束立方体，反向入射分束立方体的反射光作为第二路输出光，透射光经过自聚焦透镜后将激光能量反向注入激光芯片的入射面，从而形成外部谐振腔震荡，大大优化了激光芯片输出光的准直调节，产生影响的部件是自聚焦透镜，自聚焦透镜作用在于将激光芯片发出的发散光束，准直成平行光，自聚焦透镜能够紧贴激光芯片放置，因而容易控制安装时的焦点误差，为了提高自聚焦透镜的准直效果，还可以在其后放置一二次准直透镜，通过定制的热沉定位槽，控制其距离，增强其准直效果，安装使用非常方便，如果自聚焦透镜之后的光束略微发散，可以用微凸透镜磨具做二次准直，如果自聚焦透镜之后的光束略微汇聚，可以用微凹磨具做二次准直，大大优化了激光器的反馈光方向调节，产生影响的部件是反射角锥，外腔光路设计中，再准直后无二次聚焦的过程，因此整体光路中，自聚焦透镜不需要承受过高的能量密度，不会导致发热变形，光路支持大光功率输出。

2、该易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，通过光路易耦合的设计，从而大大简化了生产环节，由于光路易调节，因而可以大大缩小整体激光器尺寸，生产微型化窄线宽激光器，外腔部分的光路不需要承受高能量密度，因而可以耐受极大的光功率输出，可以支持两路激光相干输出，适用于多种光学相干的应用，可以通过延长自聚焦透镜长度的方式，改变外腔腔长，从而实现不同的激光线宽。

附图说明

图1为本实用新型结构主视图；

图2为本实用新型结构仰视图；

图3为本实用新型反射角锥结构示意图。

图中：1热沉、2定位槽、3激光芯片、4定位架、5自聚焦透镜、6限位板、7分束立方体、8固定板、9复位弹簧、10固定压板、11保护垫、12反射角锥。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，包括热沉1，热沉1呈“L”状，热沉1正面的左端开设有安装槽，热沉1的正面开设有定位槽2，定位槽2呈弧状，热沉1正面的左端固定安装有激光芯片3，激光芯片3固定安装在热沉1正面开设的安装槽内，热沉1的正面固定连接有位于定位槽2顶端和底端的定位架4，两个定位架4均呈弧状，且定位架4的右内壁和热沉1之间存在间隙，定位架4的内部固定连接有位于定位槽2内部的自聚焦透镜5，自聚焦透镜5的长度L为0.25+0.5*N倍的节距Z，其中节距Z代表光束沿传播方向完成一个正弦周期变化的长度，热沉1的正面固定连接有位于定位架4右侧的限位板6，限位板6的数量为四个，两个限位板6分布在定位槽2的顶端，另外两个限位板6分布在定位槽2的底端，限位板6呈“L”状，限位板6的内部固定连接有位于热沉1正面的分束立方体7，分束立方体7的四个出光面镀有高透膜，热沉1正面的右端固定连接有固定板8，两个固定板8均为直板，两个固定板8相对的一侧均固定安装有复位弹簧9，复位弹簧9远离固定板8的一端固定安装有固定压板10，固定压板10呈弧状，且固定压板10的高度小于固定板8的高度，固定压板10的内侧固定连接有保护垫11，保护垫11包括软体和保护罩，软体可为海绵，两个保护垫11的内部固定连接有位于定位槽2内部的反射角锥12，反射角锥12包括入射面和三个反射面，三个反射面构成锥形，三个反射面之间的夹角呈九十度，从而达到了在准直和反馈环节中更加简便和可以在大功率输出下工作的目的。

在使用时，通过激光芯片3放置于L型的热沉1上，出光面直接与圆柱形的自聚焦透镜5接触，经过自聚焦透镜5的准直后，出射的平行光射入分束立方体7，分束立方体7的入射面或透射面镀有滤光结构，入射分束立方体7后的一部分的反射光作为输出光出射，另一部分透射光继续入射至反射角锥12上，在反射角锥12面上完成180度反射，再次入射分束立方体7，反向入射分束立方体7的反射光作为第二路输出光，透射光经过自聚焦透镜5后将激光能量反向注入激光芯片3的入射面，从而形成外部谐振腔震荡，大大优化了激光芯片3输出光的准直调节，产生影响的部件是自聚焦透镜5，自聚焦透镜5作用在于将激光芯片3发出的发散光束，准直成平行光，自聚焦透镜5能够紧贴激光芯片3放置，因而容易控制安装时的焦点误差，为了提高自聚焦透镜5的准直效果，还可以在其后放置一二次准直透镜，通过定制的热沉1定位槽2，控制其距离，增强其准直效果，安装使用非常方便，如果自聚焦透镜5之后的光束略微发散，可以用微凸透镜磨具做二次准直，如果自聚焦透镜5之后的光束略微汇聚，可以用微凹磨具做二次准直，大大优化了激光器的反馈光方向调节，产生影响的部件是反射角锥12，角锥反射镜12有多种结构类型，其作用为将平行入射的光反射回原方向，角锥反射镜12的特征为三个互相垂直的直角面组成，入射光线在三个直角面上形成全反射，并且原路返回，如图所示为一个三面反射镜，三个面之间互相呈90度夹角，应当说明的是，本实用新型中不限定任何的具体结构，满足将平行入射光反射回原方向的结构都属于本实用新型所述的角反射镜，外腔光路设计中，在准直后无二次聚焦的过程，因此整体光路中，所有光学元件不需要承受过高的能量密度，不会导致发热变形，光路支持大光功率输出，通过光路易耦合的设计，从而大大简化了生产环节，由于光路易调节，因而可以大大缩小整体激光器尺寸，生产微型化窄线宽激光器，外腔部分的光路不需要承受高能量密度，因而可以耐受极大的光功率输出，可以支持两路激光相干输出，适用于多种光学相干的应用，可以通过延长自聚焦透镜5长度的方式，改变外腔腔长，从而实现不同的激光线宽。

综上所述，该易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，通过激光芯片3放置于L型的热沉1上，出光面直接与圆柱形的自聚焦透镜5接触，经过自聚焦透镜5的准直后，出射的平行光射入分束立方体7，分束立方体7的入射面或透射面镀有滤光结构，入射分束立方体7后的一部分的反射光作为输出光出射，另一部分透射光继续入射至反射角锥12上，在反射角锥12面上完成180度反射，再次入射分束立方体7，反向入射分束立方体7的反射光作为第二路输出光，透射光经过自聚焦透镜5后将激光能量反向注入激光芯片3的入射面，从而形成外部谐振腔震荡，大大优化了激光芯片3输出光的准直调节，产生影响的部件是自聚焦透镜5，自聚焦透镜5作用在于将激光芯片3发出的发散光束，准直成平行光，自聚焦透镜5能够紧贴激光芯片3放置，因而容易控制安装时的焦点误差，为了提高自聚焦透镜5的准直效果，还可以在其后放置一二次准直透镜，通过定制的热沉1定位槽2，控制其距离，增强其准直效果，安装使用非常方便，如果自聚焦透镜5之后的光束略微发散，可以用微凸透镜磨具做二次准直，如果自聚焦透镜5之后的光束略微汇聚，可以用微凹磨具做二次准直，大大优化了激光器的反馈光方向调节，产生影响的部件是反射角锥12，外腔光路设计中，在准直后无二次聚焦的过程，因此整体光路中，所有光学元件不需要承受过高的能量密度，不会导致发热变形，光路支持大光功率输出，通过光路易耦合的设计，从而大大简化了生产环节，由于光路易调节，因而可以大大缩小整体激光器尺寸，生产微型化窄线宽激光器，外腔部分的光路不需要承受高能量密度，因而可以耐受极大的光功率输出，可以支持两路激光相干输出，适用于多种光学相干的应用，可以通过延长自聚焦透镜5长度的方式，改变外腔腔长，从而实现不同的激光线宽，解决了传统方案中在准直和反馈环节中需要精细调节，使生产工艺变的非常复杂，外腔激光器光路无法工作在大功率输出下的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，包括热沉(1)，其特征在于：所述热沉(1)的正面开设有定位槽(2)，所述热沉(1)正面的左端固定安装有激光芯片(3)，所述热沉(1)的正面固定连接有位于定位槽(2)顶端和底端的定位架(4)，所述定位架(4)的内部固定连接有位于定位槽(2)内部的自聚焦透镜(5)，所述热沉(1)的正面固定连接有位于定位架(4)右侧的限位板(6)，所述限位板(6)的内部固定连接有位于热沉(1)正面的分束立方体(7)，所述热沉(1)正面的右端固定连接有固定板(8)，两个所述固定板(8)相对的一侧均固定安装有复位弹簧(9)，所述复位弹簧(9)远离固定板(8)的一端固定安装有固定压板(10)，所述固定压板(10)的内侧固定连接有保护垫(11)，两个所述保护垫(11)的内部固定连接有位于定位槽(2)内部的反射角锥(12)。

2.根据权利要求1所述的一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，其特征在于：所述热沉(1)呈“L”状，热沉(1)正面的左端开设有安装槽。

3.根据权利要求1所述的一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，其特征在于：所述定位槽(2)呈弧状，所述激光芯片(3)固定安装在热沉(1)正面开设的安装槽内，所述分束立方体(7)的四个出光面镀有高透膜。

4.根据权利要求1所述的一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，其特征在于：两个所述定位架(4)均呈弧状，且定位架(4)的右内壁和热沉(1)之间存在间隙，所述反射角锥(12)包括入射面和三个反射面，三个反射面构成锥形，三个反射面之间的夹角呈九十度。

5.根据权利要求1所述的一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，其特征在于：所述自聚焦透镜(5)的长度L为0.25+0.5*N倍的节距Z，其中节距Z代表光束沿传播方向完成一个正弦周期变化的长度，所述保护垫(11)包括软体和保护罩，软体可为海绵。

6.根据权利要求1所述的一种易量产的大功率双输出外腔窄线宽激光器，其特征在于：所述限位板(6)的数量为四个，两个限位板(6)分布在定位槽(2)的顶端，另外两个限位板(6)分布在定位槽(2)的底端，限位板(6)呈“L”状，两个所述固定板(8)均为直板，所述固定压板(10)呈弧状，且固定压板(10)的高度小于固定板(8)的高度。

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