CN212676602U - 一种高光束质量的激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高光束质量的激光器，包括受激晶体及至少一个的半导体二极管、耦合镜系统和滤光片，半导体二极管、耦合镜系统及受激晶体沿同一光路方向依次设置，受激晶体包括与耦合镜系统相对的S1面、及背离耦合镜系统并与S1面同向相对的S2面，S1面及S2面均设置有具备泵浦光高透、基频光高反、倍频光高透的第一镀膜，耦合镜系统和受激晶体之间设置有滤光片，滤光片与受激晶体相对的反射面设置有具备泵浦光高透、倍频光高反的第二镀膜、与耦合镜系统相对的入射面设置有具备泵浦光高透的第三镀膜，滤光片的反射面与受激晶体的入射面形成的夹角为钝角。其减少光的反射，降低了反射光对倍频光的光束质量的影响，使得光束质量提高。

Description

一种高光束质量的激光器

技术领域

本实用新型涉及固体激光器技术领域，更具体地说，涉及一种高光束质量的激光器。

背景技术

随着现代科技的发展，激光的应用越来越广泛，对激光的质量要求也越来越高。现有技术中的固体激光器一般均由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。激励源在聚光腔内照射工作介质，使其受激发发出激光。激光从工作介质的两端朝两个相反的方向发出。但现有技术中只有一个方向设定为输出方向，另一个方向发出的激光需经谐振腔反射镜进行全反射、反射到输出方向。而输出方向的光在入射透镜时，也有部分会被入射面反射回聚光腔，在腔内经过多次反射再重新反射到输出方向。即现有技术中的固体激光器，倍频激光在腔内多次反射、与基频传输路径不重合，会导致输出的光束内光不均匀，导致输出的激光光斑质量变差。

因此，如何改善倍频光光斑质量、避免受反射光的过多影响成为本领域技术人员的重点研究方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高光束质量的激光器，其减少光的反射，降低了反射光对基频传输路径的光束质量的影响，使得光束质量提高；且整体结构简单紧凑，无需复杂的聚焦和谐振腔设计，适用于制作小型或微型激光器。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种高光束质量的激光器，包括受激晶体及至少一个的半导体二极管、耦合镜系统和滤光片，所述半导体二极管、所述耦合镜系统及所述受激晶体沿同一光路方向依次设置，所述受激晶体包括与所述耦合镜系统相对的S1面、及背离所述耦合镜系统并与所述S1面同向相对的S2面，所述S1面及所述S2面均设置有具备泵浦光高透射性、基频光高反射性、倍频光高透射性的第一镀膜，所述耦合镜系统和所述受激晶体之间设置有所述滤光片，所述滤光片与所述受激晶体相对的反射面设置有具备泵浦光高透射性、倍频光高反射性的第二镀膜、与所述耦合镜系统相对的入射面设置有具备泵浦光高透射性的第三镀膜，上述滤光片的反射面与所述受激晶体的入射面形成的夹角为钝角。

优选地，所述半导体二极管、所述耦合镜系统及所述滤光片均设置有两个形成两组光源，所述两组光源分别位于所述受激晶体的两侧、与所述S1面和所述S2面一一对应。

优选地，还包括有用于将所述S1面及所述S2面射出的光进行合束的合束组件。

优选地，所述合束组件包括有第一反射镜、第二反射镜、λ/2波片及偏振合束片，所述第一反射镜位于所述滤光片的反射光路上，所述λ/2波片位于所述第一反射镜的输出光路上，所述第二反射镜位于所述λ/2波片的输出光路上，所述偏振合束片位于所述S1面或所述S2面的输出光路上，且所述偏振合束片的出射面与所述第二反射镜的镜面相对设置。

优选地，所述滤光片的反射面与所述受激晶体的入射面呈45度相交状态，所述第一反射镜及所述第二反射镜均设为平面反射镜，所述第一反射镜的镜面与所述滤光片的反射面呈垂直相交状态，所述第二反射镜的镜面及所述第一反射镜的镜面呈垂直相交状态，所述偏振合束片的出射面与所述第二反射镜的镜面呈相平行状态，所述偏振合束片的入射面与所述受激晶体的出射面呈45度相交状态。

优选地，耦合镜系统可以为单耦合镜或组合镜

优选地，所述自倍频晶体的基质材料设置为三硼酸钙氧钆或三硼酸钙氧钇。

优选地，所述自倍频晶体中掺杂的粒子为钕或镱。

本实用新型提供的技术方案中，在耦合镜系统与受激晶体之间设置滤光片，滤光片和受激晶体相对的反射面镀有泵浦光高透、倍频光高反的第一镀膜，将从受激晶体受激发而从受激晶体的S1面射出的激光进行反射输出，使该束光与从受激晶体自身的出射面即S2面射出的激光分开，形成两束分路输出，避免了将S1面射出的激光进行反射并与S2面激光合束的过程，降低受激晶体受激发发出的激光被反射的次数，避免反射光对基频传输路径上光束的影响，提高基频传输路径输出的光斑质量，同时实现了双光路输出；且整体结构简单紧凑，无需复杂的聚焦和谐振腔设计，适用于制作小型或微型激光器。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施例中高光束质量的激光器的结构示意图；

图2为本实用新型第二种实施例中高光束质量的激光器的结构示意图；

图3为本实用新型第三种实施例中高光束质量的激光器的结构示意图。

图1-图3中：

1、半导体二极管；2、耦合镜系统；3、滤光片；4、自倍频晶体；5、第一反射镜；6、λ/2波片；7、第二反射镜；8、偏振合束片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种高光束质量的激光器，其减少光的反射，降低了反射光对基频传输路径的光束质量的影响，使得光束质量提高；且整体结构简单紧凑，无需复杂的聚焦和谐振腔设计，适用于制作小型或微型激光器。

以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

请参考附图1-3，本实施例提供的一种高光束质量的激光器，包括受激晶体及至少一个的半导体二极管1、耦合镜系统2和滤光片3，半导体二极管1、耦合镜系统2及受激晶体沿同一光路方向依次设置，半导体二极管1发出的泵浦光经过耦合镜系统2耦合聚焦射入受激晶体，使受激晶体发出激光。受激晶体可以是自倍频晶体4、受激发出倍频光。耦合镜系统2可以是单耦合镜、双耦合镜、其他形式的组合镜中的任意一种。受激晶体包括与耦合镜系统2相对的S1面、及背离耦合镜系统2并与S1面同向相对的S2面，耦合镜系统2和受激晶体之间设置有滤光片3。滤光片3的反射面与受激晶体的入射面形成的夹角为钝角。S1面与S2面均设置有第一镀膜，第一镀膜的靠近自倍频晶体4的内表面具有针对倍频光的高透光性和针对基频光的高反射性、远离自倍频晶体4的外表面具有针对泵浦光的高透射性。滤光片3与受激晶体相对的反射面设置有第二镀膜、与耦合镜系统2相对的入射面设置有的第三镀膜，第二镀膜的内表面具备针对泵浦光的高透射性、外表面具有针对倍频光的高反射性，第三镀膜具有针对泵浦光的高透射性。半导体二极管1发出的泵浦光可以高效透过滤光片3而高效入射自倍频晶体4，并使得自倍频晶体4的基频光起振，产生基频光。基频光经S1面和S2面的第一镀膜反射被约束在自倍频晶体4内部、形成谐振器，使基频光转换为倍频光。而自倍频晶体4内发出的倍频光从S1面和S2面可以高透射出。从S1面输出的倍频光被滤光片3的反射面高效反射后输出，S2面输出的倍频光水平出射，可以将激光分为两路输出，且第一镀膜和第三镀膜的高透光性，以及第二镀膜的高反射性，可以使两路激光减少光损。

如此设置，在耦合镜系统2与受激晶体之间设置滤光片3，滤光片3和受激晶体相对的反射面镀有高反射性的第二镀膜，将从受激晶体受激发而从受激晶体的S1面射出的激光进行反射输出，使该束光与从受激晶体自身的出射面即S2面射出的激光分开，形成两束分路输出，避免了将S1面射出的激光进行反射并与S2面激光合束的过程，降低受激晶体受激发发出的激光被反射的次数，避免反射光对基频传输路径上光束的影响，提高光斑质量，同时实现了双光路输出；且整体结构简单紧凑，整个激光器只有半导体二极管1，耦合镜系统2，滤光片3，自倍频晶体4组成，无需复杂的聚焦和谐振腔设计，适用于制作小型或微型激光器。

在晶体和滤光片的表面镀膜对泵浦光、基频光和倍频光进行高反射或高透射均是已经成熟的现有技术，本文只是将具备对应性能的镀膜应用在晶体和滤光片的哪个端面进行位置限定和应用，第一镀膜、第二镀膜和第三镀膜的具体组成均是本领域已经公开的现有技术，此处不再赘述。

如图2所示，在第二种实施例中，半导体二极管1、耦合镜系统2及滤光片3均设置有两个、形成两组光源，两组光源分别位于受激晶体的两侧、与S1面和S2面一一对应。滤光片3的入射面接收耦合镜系统2射出的光、然后射入自倍频晶体4，自倍频晶体4的S1面和S2面均接收光源入射、受激发也从S1面和S2面均射出倍频光。两束倍频光又分别被滤光片3反射，可形成两束平行光输出。如图2所示，滤光片3的反射面与自倍频晶体4的端面形成45度夹角。如此设置，既可以得到两束平行光束输出，也可以增大输出的光束功率和光束质量。

从自倍频晶体4发出的光分为两束，可以就两束激光进行应用，如光收发模块中的相干系统中，需要两个发射光源，一个作为信号载波，一个作为本振光；或，也可以将两束光进行合束，具体如图3所示，在第三种实施例中，高光束质量的激光器设置合束组件，将S1面及S2面射出的光进行合束，如此可以得到大功率合束光，也避免了反射光在自倍频晶体4内部进行多次反射。

具体地，合束组件包括有第一反射镜5、第二反射镜7、λ/2波片6及偏振合束片8，第一反射镜5位于滤光片3的反射光路上，λ/2波片6位于第一反射镜5的输出光路上，第二反射镜7位于λ/2波片6的输出光路上，偏振合束片8位于S1面或S2面的输出光路上，且偏振合束片8的出射面与第二反射镜7的镜面相对设置。

如此设置，半导体二极管1发出的光经过耦合镜系统2和滤光片3，从S1面射入自倍频晶体4，自倍频晶体4的S1面和S2面均发出倍频光，S2面发出的光水平射入偏振合束片8，从S1面输出的光被滤光片3反射，经过第一反射镜5、λ/2波片6、第二反射镜7垂直射入偏振合束片8，同S2面输出的光合成同一束。

本实施例的优选方案中，滤光片3的反射面与自倍频晶体4的入射面呈45度相交状态，第一反射镜5及第二反射镜7均设为平面反射镜，第一反射镜5的镜面与滤光片3的反射面呈垂直相交状态，第二反射镜7的镜面及第一反射镜5的镜面呈垂直相交状态，偏振合束片8的出射面与第二反射镜7的镜面呈相平行状态，偏振合束片8的入射面与受激晶体的出射面呈45度相交状态。

具体而言，自倍频晶体4可设置为晶体三硼酸钙氧钆(GdCOB)晶体或三硼酸钙氧钇(YCOB)晶体。而自倍频晶体4中掺杂的粒子可为钕(Nd)或镱(Yb)。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本实用新型提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高光束质量的激光器，其特征在于，包括受激晶体及至少一个的半导体二极管(1)、耦合镜系统(2)和滤光片(3)，所述半导体二极管(1)、所述耦合镜系统(2)及所述受激晶体沿同一光路方向依次设置，所述受激晶体包括与所述耦合镜系统(2)相对的S1面、及背离所述耦合镜系统(2)并与所述S1面同向相对的S2面，所述S1面及所述S2面均设置有具备泵浦光高透射性、基频光高反射性、倍频光高透射性的第一镀膜，所述耦合镜系统(2)和所述受激晶体之间设置有所述滤光片(3)，所述滤光片(3)与所述受激晶体相对的反射面设置有具备泵浦光高透射性、倍频光高反射性的第二镀膜、与所述耦合镜系统(2)相对的入射面设置有具备泵浦光高透射性的第三镀膜，上述滤光片(3)的反射面与所述受激晶体的入射面形成的夹角为钝角。

2.如权利要求1所述的高光束质量的激光器，其特征在于，所述半导体二极管(1)、所述耦合镜系统(2)及所述滤光片(3)均设置有两个形成两组光源，所述两组光源分别位于所述受激晶体的两侧、与所述S1面和所述S2面一一对应。

3.如权利要求1所述的高光束质量的激光器，其特征在于，还包括有用于将所述S1面及所述S2面射出的光进行合束的合束组件。

4.如权利要求3所述的高光束质量的激光器，其特征在于，所述合束组件包括有第一反射镜(5)、第二反射镜(7)、λ/2波片(6)及偏振合束片(8)，所述第一反射镜(5)位于所述滤光片(3)的反射光路上，所述λ/2波片(6)位于所述第一反射镜(5)的输出光路上，所述第二反射镜(7)位于所述λ/2波片(6)的输出光路上，所述偏振合束片(8)位于所述S1面或所述S2面的输出光路上，且所述偏振合束片(8)的出射面与所述第二反射镜(7)的镜面相对设置。

5.如权利要求4所述的高光束质量的激光器，其特征在于，所述滤光片(3)的反射面与所述受激晶体的入射面呈45度相交状态，所述第一反射镜(5)及所述第二反射镜(7)均设置为平面反射镜，所述第一反射镜(5)的镜面与所述滤光片(3)的反射面呈垂直相交状态，且所述第二反射镜(7)的镜面及所述第一反射镜(5)的镜面呈垂直相交状态，所述偏振合束片(8)的出射面与所述第二反射镜(7)的镜面呈相平行状态，所述偏振合束片(8)的入射面与所述受激晶体的出射面呈45度相交状态。

6.如权利要求1所述的高光束质量的激光器，其特征在于，所述受激晶体设置为自倍频晶体(4)。

7.如权利要求1所述的高光束质量的激光器，其特征在于，耦合镜系统(2)设置为单耦合镜或组合镜。

8.如权利要求6所述的高光束质量的激光器，其特征在于，所述自倍频晶体(4)的基质材料设置为三硼酸钙氧钆或三硼酸钙氧钇。

9.如权利要求8所述的高光束质量的激光器，其特征在于，所述自倍频晶体(4)中掺杂的粒子为钕或镱。

Images