CN211743655U - 输出脉宽可调激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出脉宽可调激光器，包括：泵浦源、若干微片晶体、晶体载具；所述泵浦源用于提供泵浦光束；所述微片晶体用于接收所述泵浦光束，并输出激光；所述晶体载具中设有若干中空通道；所述若干微片晶体分别对应设置于所述若干中空通道中。通过本实用新型提供的输出脉宽可调激光器，可通过晶体载具切换不同的微片晶体以在不改变激光器腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变去腔体内的损耗，进而实现快速(数秒内)切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质的功能。

Description

输出脉宽可调激光器

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其是涉及一种输出脉宽可调激光器。

背景技术

目前，微片式被动调Q激光器以其体积小、成本低的优点在很多领域都有应用。通常，微片式被动调Q激光器泵浦结构、晶体结构决定了该激光器的主要输出参数，如脉冲宽度、脉冲能量、输出光斑大小、发散角。在使用微片激光器的许多场合，要求快速切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质，如光斑大小、发散角。若光束性质被改变，则光学系统需要被重新调节。

微片式被动调Q激光器的脉冲宽度与腔长、损耗相关，主要由晶体结构决定。1.不同厚度晶体，腔长不同，导致谐振模式改变，将直接改变晶体的输出光束性质；2.晶体结合处切成斜面胶合，结合处易损伤，且晶体长度不同导致泵浦吸收率不同，因为热透镜效应不同，输出光束性质也难保持一致。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种输出脉宽可调激光器，能够过晶体载具切换不同的微片晶体以在不改变激光器腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变去腔体内的损耗，进而实现快速(数秒内)切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质的功能。

本实用新型还提出一种输出脉宽可调激光器。

第一方面，本实用新型的一个实施例提供了输出脉宽可调激光器，包括：泵浦源、若干微片晶体、晶体载具；

所述泵浦源用于提供泵浦光束；

所述微片晶体用于接收所述泵浦光束，并输出激光；

所述晶体载具中设有若干中空通道；

所述若干微片晶体分别对应设置于所述若干中空通道中。

本实用新型实施例的输出脉宽可调激光器至少具有如下有益效果：通过晶体载具切换不同的微片晶体以在不改变激光器腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变去腔体内的损耗，进而实现快速(数秒内)切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质的功能。

根据本实用新型的另一些实施例的输出脉宽可调激光器，还包括：泵浦耦合元件，用于对所述泵浦光束进行整形，以调节所述泵浦光束的光斑尺寸、深度。通过设置泵浦耦合元件，以对泵浦光束调整，进而调节泵浦光束的有效面积

根据本实用新型的另一些实施例的输出脉宽可调激光器，所述泵浦耦合元件由平凸透镜或非球透镜或导光棒组成。

根据本实用新型的另一些实施例的输出脉宽可调激光器，所述晶体载具为转轮式晶体载具和平移式晶体载具。

根据本实用新型的另一些实施例的输出脉宽可调激光器，每一个微片晶体均由一个激光晶体和一个可饱和吸收体键合而成。

根据本实用新型的另一些实施例的输出脉宽可调激光器，所述激光晶体可为Nd:YVO4、Nd:YAG、Yb:YAG中的任一种。

所述泵浦源包括：光纤输出半导体激光器、单管激光器。

附图说明

图1是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例框架示意图；

图2是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图；

图3是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图；

图4是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图；

图5是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图。

附图标记说明

100、泵浦源；101、光纤输出半导体激光器；102、单管半导体激光器；200、泵浦耦合元件；300、晶体载具；301、转轮式晶体载具；302、平移式晶体载具；400、微片晶体。

具体实施方式

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“若干”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

键合：将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质光学材料经表面清洗和活化处理，在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片结合成为一体。

激光晶体：将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。

可饱和吸收体：激光谐振腔内调Q技术中使用的一种开关晶体材料。可饱和吸收体对微光的吸收系数随入射光强增大而减小，当达到饱和值时对激光呈现透明，利用其这种饱和吸收特性对激光腔内的损耗(Q值)进行调制，并发射脉冲，产生的脉冲宽度在几纳秒甚至几十皮秒量级。

实施例一

参照图1，图1是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例框架示意图。一种输出脉宽可调激光器，包括：泵浦源100、若干微片晶体400、晶体载具300；泵浦源100用于提供泵浦光束；微片晶体400用于接收泵浦光束，并输出激光；晶体载具300中设有若干中空通道；若干微片晶体400分别对应设置于若干中空通道中。

上述输出脉宽可调激光器，还包括：泵浦耦合元件200，用于对泵浦光束进行整形，以调节泵浦光束的光斑尺寸、深度。泵浦耦合元件200可由平凸透镜或非球透镜或导光棒组成。在本实施例中，泵浦耦合元件200其具体结构可以由两片透镜平凸透镜同轴设置组成。

激光晶体可为Nd:YVO4、Nd:YAG、Yb:YAG中任一种。每一个微片晶体400包括一个激光晶体和一个可饱和吸收体。通过将激光晶体与可饱和吸收体键合以制作微片晶体400。

泵浦源100产生泵浦光束。泵浦光束经由泵浦耦合元件200进行整形，通过调节泵浦耦合元件200以对泵浦光束的光斑尺寸、深度进行调节。泵浦光束经由整形后，泵浦光束汇聚于泵浦光束表面，泵浦光束经由激光晶体转换为准单色性激光。通过快速替换不同掺杂浓度的可饱和吸收体，以调节激光器腔内的损耗，进而调节激光器的输出激光的脉冲宽度。

实施例二

参照图2，图2是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图。晶体载具300包括多种实现方式，本实施例中的晶体载具300为转轮式晶体载具301，即晶体载具300为一设有若干中空通道的转轮，若干微片晶体400对应设置于中空通道中。

在本实施例中，泵浦源100为光纤输出半导体激光器101，以提供泵浦光束。泵浦源100与晶体载具300之间还设有耦合元件，以将泵浦光束耦合至设置于晶体载具300的微片晶体400。不同的微片晶体400中的激光晶体规格相同，而可饱和吸收体的尺寸相同而但掺杂浓度不同，故可通过晶体载具300切换不同的微片晶体400以在不改变激光器腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变去腔体内的损耗，进而调节激光器输出激光的脉宽。

进一步地，根据可饱和吸收体的掺杂浓度进行对上述若干微片晶体400进行序列编号，例如C1、C2……Cn(n≥2)。由于光纤输出半导体激光器101、泵浦耦合元件200不变，导致聚焦在晶体上的泵浦光束不变，且每片微片晶体400的腔长、泵浦吸收率等参数相同，故通过转轮式晶体载具301切换不同的微片晶体400时，激光器所输出的激光光束性质保持一致。

当需要获得脉冲宽度为τ1的输出激光时，驱动晶体载具300转动以切换至微片晶体400(C1)；需要获得脉冲宽度为τ2的输出激光时，驱动晶体载具300转动以切换至微片晶体400(C2)，以此类推。最终达到快速(数秒内)切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质的目的。

实施例三

请一并参照图1、图3，图3是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的具体实施例结构示意图。与实施例二中的输出脉宽可调激光器相比较，本实施例中输出脉宽可调激光器的泵浦源100为快轴压缩的单管半导体激光器102。在本实施例中，泵浦源100为快轴压缩的单管半导体，以提供泵浦光束。泵浦源100与晶体载具300之间还设有耦合元件，以将泵浦光束耦合至设置于晶体载具300的微片晶体400。泵浦耦合元件200由两片平凸透镜同轴设置组成。本实施例中的晶体载具300为转轮式晶体载具301。

每一个微片晶体400均包括一激光晶体和一可饱和吸收体。不同的微片晶体400中的激光晶体规格相同，而可饱和吸收体的尺寸相同而掺杂浓度不同，以通过晶体载具300切换不同的微片晶体400实现在不改变腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变去腔体内的损耗，进而调节激光器输出激光的脉宽。

当快轴压缩的单管半导体激光器102的发光点足够小，则其不需设置泵浦耦合元件200，可采用直接耦合的方式，以将泵浦光束耦合至设置于晶体载具300的微片晶体400。

本实施例中，还可设置其他温控装置以保持激光器的工作温度。

实施例四

请一并参照图1、参照图4，图4是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图。与实施例二中的输出脉宽可调激光器相比较，本实施例中的晶体载具300为平移式晶体载具302，即晶体载具300为一设有若干中空通道的可平移矩形，若干微片晶体400对应设置于中空通道中。

在本实施例中，泵浦源100为光纤输出半导体激光器101，以提供泵浦光束。泵浦源100与晶体载具300之间还设有耦合元件，以将泵浦光束耦合至设置于晶体载具300的微片晶体400。每一个微片晶体400均包括一激光晶体和一可饱和吸收体。不同的微片晶体400中的激光晶体规格相同，而可饱和吸收体的尺寸相同而掺杂浓度不同，以通过晶体载具300切换不同的微片晶体400实现在不改变腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变去腔体内的损耗，进而调节激光器输出激光的脉宽。

通过晶体载具300可沿着固定方向平行切换微片晶体400，以切换输出脉宽可调激光器中的工作的可饱和吸收体。由于光纤输出半导体激光器101、泵浦耦合元件200不变，导致聚焦在晶体上的泵浦光束不变，且每片微片晶体400的腔长、泵浦吸收率等参数相同，故通过晶体载具300切换不同的微片晶体400时，激光器所输出的激光光束性质保持一致。最终达到快速(数秒内)切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质的目的。

实施例五

请一并参照图1、参照图5，图5是本实用新型实施例中输出脉宽可调激光器的一具体实施例结构示意图。与实施例三中的输出脉宽可调激光器相比较，本实施例中输出脉宽可调激光器的泵浦耦合元件为光纤或至波导或导光棒。由于本实快轴压缩的单管半导体的发光点足够小，故可采取直接耦合的方式。本实施例中的晶体载具300为转轮式晶体载具301。

在本实施例中，泵浦源100为快轴压缩的单管半导体激光器102，以提供泵浦光束。泵浦源100与晶体载具300之间还设有耦合元件，以将泵浦光束耦合至设置于晶体载具300的微片晶体400。泵浦耦合元件200为导光棒。每一个微片晶体400均包括一激光晶体和一可饱和吸收体。不同的微片晶体400中的激光晶体规格相同，而可饱和吸收体的尺寸相同而掺杂浓度不同，以通过晶体载具300切换不同的微片晶体400实现在不改变腔长、泵浦吸收率等参数的情况下，改变腔体内的损耗，进而调节激光器输出激光的脉宽。

上述装置基于相同的原理，驱动载具运动也可以达到快速(数秒内)切换不同的输出脉冲宽度，但不改变输出光束性质的目的。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (6)

1.一种输出脉宽可调激光器，其特征在于，包括：泵浦源、若干微片晶体、晶体载具；

所述泵浦源用于提供泵浦光束；

所述微片晶体用于接收所述泵浦光束，并输出激光；

所述晶体载具中设有若干中空通道；

所述若干微片晶体分别对应设置于所述若干中空通道中。

2.根据权利要求1所述的输出脉宽可调激光器，其特征在于，还包括：泵浦耦合元件，用于对所述泵浦光束进行整形，以调节所述泵浦光束的光斑尺寸、深度。

3.根据权利要求2所述的输出脉宽可调激光器，其特征在于，所述泵浦耦合元件包括：平凸透镜或非球透镜或导光棒。

4.根据权利要求1所述的输出脉宽可调激光器，其特征在于，所述晶体载具包括转轮式晶体载具和平移式晶体载具。

5.根据权利要求1所述的输出脉宽可调激光器，其特征在于，每一个微片晶体均由一个激光晶体和一个可饱和吸收体键合而成。

6.根据权利要求1所述的输出脉宽可调激光器，其特征在于，所述泵浦源包括：光纤输出半导体激光器、单管激光器。

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