CN219535163U - 光路结构和激光器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及激光系统技术领域，尤其是涉及一种光路结构和激光器。其包括在光路上依次设置的泵浦源、基频晶体和倍频晶体，基频晶体用于将泵浦源发出的泵浦光转换为基频光，倍频晶体用于将基频光转换为倍频光；泵浦源和基频晶体之间设有偏振片和/或基频晶体和倍频晶体之间设有偏振片。在使用本申请的光路结构时，泵浦源发出的泵浦光经基频晶体转换为基频光，基频光再经过倍频晶体转换为倍频光，偏振片设置在泵浦源和基频晶体之间时，偏振片可对泵浦光进行过滤，偏振片设置在基频晶体和倍频晶体之间时，偏振片可对基频光进行过滤，可提升光路结构的对泵浦光的转换效率，从而提升激光器的输出效果。

Description

光路结构和激光器

技术领域

本申请涉及激光系统技术领域，尤其是涉及一种光路结构和激光器。

背景技术

目前利用提拉法生产的硼酸钙氧盐系列的自倍频材料，已经实现了黄绿波段的批量化生产，解决了半导体激光器在黄光波段缺失，固体激光器难以量产的问题。

但是泵浦激光在谐振腔内转换的过程中，高峰值增益波长次级震荡会提升谐振腔的谐振能量，谐振腔的谐振能量过高会导致谐振腔的谐振特性发生变化，从而影响激光器的性能，降低激光器的输出效果，使其无法满足特定的应用要求。

实用新型内容

为了提升激光器的输出效果，本申请提供一种光路结构和激光器。

本申请提供的一种光路结构采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供了一种光路结构，光路结构包括在光路上依次设置的泵浦源、基频晶体和倍频晶体，所述基频晶体用于将所述泵浦源发出的泵浦光转换为基频光，所述倍频晶体用于将所述基频光转换为倍频光；

所述泵浦源和所述基频晶体之间设有偏振片，和/或所述基频晶体和所述倍频晶体之间设有偏振片。

通过采用上述技术方案，使用光路结构时，泵浦源发出的泵浦光经基频晶体转换为基频光，基频光再经过倍频晶体转换为倍频光，偏振片设置在泵浦源和基频晶体之间时，偏振片可对泵浦光进行过滤，偏振片设置在基频晶体和倍频晶体之间时，偏振片可对基频光进行过滤，可增加高峰值波长的光的损耗，使高峰值波长的光不能起振，可降低谐振腔的谐振能量，从而改变谐振腔的谐振特性，从而提升激光器的输出效果。

可选的，所述基频晶体和所述倍频晶体之间设有耦合输出镜，所述耦合输出镜用于将所述基频光反射至所述倍频晶体。

通过采用上述技术方案，基频晶体位于耦合输出镜的入射光路上，倍频晶体位于耦合输出镜的反射光路上，耦合输出镜可改变基频光的方向，从而改变倍频光出射的方向。

可选的，所述倍频晶体背对所述耦合输出镜的一面镀有基频光高反膜，所述泵浦源和所述基频晶体之间设有基频光反射部，用于将基频光反射至所述基频晶体上。

通过采用上述技术方案，倍频晶体背对耦合输出镜的一面镀有基频光高反膜，泵浦源和所述基频晶体之间设有基频光反射部，如此设置，倍频晶体背对耦合输出镜的一面、耦合输出镜和基频光反射部可形成一个折叠腔，基频光在折叠腔内振荡，可提升基频光转换为倍频光的效率。

可选的，所述倍频晶体背对所述耦合输出镜的一面镀有倍频光高反膜，所述耦合输出镜镀有倍频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可使倍频光经倍频晶体背对耦合输出镜的一面反射后，再从耦合输出镜导出。

可选的，所述倍频晶体靠近所述耦合输出镜的一面镀有倍频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升倍频光由倍频晶体靠近耦合输出镜的一面导出的效率。

可选的，所述耦合输出镜为凹形球面镜。

通过采用上述技术方案，在耦合输出镜导出倍频光时，可对倍频光进行聚焦，提升激光器输出光的效果。

可选的，所述基频晶体靠近所述泵浦源的一面镀有基频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升基频晶体靠近泵浦源的一面对基频光的透过率。

可选的，所述基频晶体靠近所述耦合输出镜的一面镀有基频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升基频晶体靠近耦合输出镜的一面对基频光的透过率。

可选的，所述耦合输出镜的反光面上镀有基频光高反膜。

通过采用上述技术方案，可提升耦合输出镜反射基频光的效率。

可选的，所述倍频晶体靠近所述耦合输出镜的一面镀有基频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升倍频晶体靠近耦合输出镜的一面对基频光的透过率。

可选的，所述基频晶体远离所述泵浦源一面镀有基频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升基频晶体远离泵浦源一面对基频光的透过率。

可选的，所述倍频晶体靠近所述基频晶体一面镀有基频光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升倍频晶体靠近基频晶体一面对基频光的透过率。

可选的，所述倍频晶体远离所述基频晶体一面镀有基频光高反膜，所述倍频晶体靠近所述基频晶体一面镀有倍频光高反膜。

通过采用上述技术方案，可提升倍频晶体远离基频晶体一面对基频光的反射率，可提升倍频晶体靠近基频晶体一面对倍频光的反射率。

可选的，所述倍频晶体远离所述基频晶体一面镀有倍频光高透膜。

通过采用上述技术方案，倍频晶体远离基频晶体一面镀有倍频光高透膜，如此设置，可提升倍频晶体远离基频晶体一面对倍频光的透过率。

可选的，所述偏振片至少一侧面镀有基频光P态高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升偏振片对基频光P态的透过率。

可选的，所述偏振片至少一侧面镀有基频光S态高反膜。

通过采用上述技术方案，可提升偏振片对基频光S态的反射率。

可选的，所述泵浦源与所述基频晶体之间设有梯形镜。

通过采用上述技术方案，梯形镜用于抑制高峰值增益波长次级震荡。

可选的，还包括耦合系统，所述耦合系统位于所述泵浦源和所述基频晶体之间，所述耦合系统用于聚焦所述泵浦光。

通过采用上述技术方案，耦合系统可聚焦泵浦光，提升泵浦光的转换效率。

可选的，所述梯形镜面向所述泵浦源一面和/或所述基频晶体的面向所述梯形镜的一面镀有泵浦光高透膜。

通过采用上述技术方案，可提升梯形镜面向泵浦源一面、基频晶体面向梯形镜的一面对泵浦光的透过率。

第二方面，本申请还提供了一种激光器，包括如上所述的光路结构。

通过采用上述技术方案，使用上述光路结构时，可提升激光器的输出效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.泵浦源发出的泵浦光经基频晶体转换为基频光，基频光再经过倍频晶体转换为倍频光，偏振片可对泵浦光、基频光进行过滤，可提升激光器的输出效果；

2.通过设置梯形镜和耦合输出镜，使泵浦光转换为基频光后，再在折叠腔内震荡，可提升泵浦光的利用率；

3.通过在透镜上镀膜，使泵浦光转换为基频光后，再在谐振腔内震荡，通过谐振腔内的倍频晶体转换为倍频光，提升基频光转换为倍频光的效率，同时可以提升出射光的效果。

附图说明

图1是本申请实施例1的光路结构的结构示意图；

图2是本申请实施例2的光路结构的结构示意图。

附图标记说明：1、泵浦源；2、基频晶体；3、倍频晶体；4、偏振片；5、耦合输出镜；6、梯形镜；7、耦合系统。

具体实施方式

下面将结合附图1-2，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例公开一种光路结构和激光器，该激光器包括光路结构。该激光器可以是指示设备、照明设备和医疗设备等以激光器为泵浦源的设备。

实施例1

本申请实施例公开一种光路结构。参照图1，光路结构包括在光路上依次设置的泵浦源1、基频晶体2和倍频晶体3。泵浦源1发出的泵浦光经基频晶体2转换为基频光，基频光再经过倍频晶体3转换为倍频光。泵浦源1与基频晶体2之间还设有耦合系统7，用于聚焦泵浦光，提升泵浦光的转换效率。耦合系统7可以是单耦合镜，也可以是多耦合镜，还可以通过光纤耦合，本实施例中，耦合系统7为单耦合镜。

参照图1，泵浦源1和基频晶体2之间设有偏振片4，基频晶体2和倍频晶体3之间也设有偏振片4，偏振片4可对泵浦光和基频光进行过滤，如此设置，可增加高峰值波长的光的损耗，使高峰值波长的光不能起振，可降低谐振腔的谐振能量，从而改变谐振腔的谐振特性，从而提升激光器的输出效果。其他实施例中，偏振片4可仅设置在泵浦源1和基频晶体2之间，也可仅设置在基频晶体2和倍频晶体3之间。

偏振片4至少一侧面镀有基频光P态高透膜，至少一侧面镀有基频光S态高反膜。本实施例中，偏振片4一侧面镀有基频光P态高透膜，另一侧面镀有基频光S态高反膜。P态高透膜和S态高反膜的结合可以实现对偏振片4偏振特性的调节，从而改善偏振片4的性能。

参照图1，基频晶体2和倍频晶体3之间设有耦合输出镜5，基频晶体2位于耦合输出镜5的入射光路上，倍频晶体3位于耦合输出镜5的反射光路上，耦合输出镜5可改变基频光的方向，从而改变倍频光出射的方向。

倍频晶体3背对耦合输出镜5的一面镀有基频光高反膜，泵浦源1和基频晶体2之间设有基频光反射部，倍频晶体3背对耦合输出镜5的一面镀有倍频光高反膜，耦合输出镜5镀有倍频光高透膜，倍频晶体3靠近耦合输出镜5的一面镀有倍频光高透膜，基频晶体2靠近泵浦源1的一面镀有基频光高透膜，基频晶体2靠近耦合输出镜5的一面镀有基频光高透膜，耦合输出镜5的反光面上镀有基频光高反膜，倍频晶体3靠近耦合输出镜5的一面镀有基频光高透膜。

如此设置，倍频晶体3背对耦合输出镜5的一面、耦合输出镜5和基频光反射部可形成一个折叠腔，基频光在折叠腔内多次往返振荡，在倍频晶体3内发生非线性转换成倍频光，可提升基频光转换为倍频光的效率，同时，倍频光会由耦合输出镜5导出。各高透膜的设置可提升震荡过程中的转换效率。其他实施例中，可不镀上述高透、高反膜或仅镀其中部分膜。

参照图1，本实施例中，耦合输出镜5为凹形球面镜，耦合输出镜5的反光面为球面，在耦合输出镜5导出倍频光时，可对倍频光进行聚焦。

本实施例中，泵浦源1与基频晶体2之间设有梯形镜6，梯形镜6面向泵浦源1，梯形镜6可有效抑制高峰值增益波长次级震荡，降低谐振腔的谐振能量。梯形镜6面向基频晶体2的侧面镀有基频光高反膜，基频晶体2靠近泵浦源1一面镀有基频光高透膜，梯形镜6面向基频晶体2的侧面为基频光反射部，如此设置可降低梯形镜6处理各种光时产生的损耗，提升转换效率。

梯形镜6面向泵浦源1一面和/或基频晶体2面向泵浦源1的一面镀有泵浦光高透膜，如此设置，可提升梯形镜6面向泵浦源1一面，和/或基频晶体2面向梯形镜6的一面对泵浦光的透过率。

本实施例中，基频晶体2和倍频晶体3除进光面、出光面之外的其他面均包裹有铟箔，铟箔可减少外部环境的噪声干扰，提升光学系统的性能，提升系统的稳定性，同时基频晶体2和倍频晶体3均被夹持在散热座上可提高晶体的散热效率，从而降低晶体的温度，使基频晶体2和倍频晶体3能够更好地发挥功能。

本实施例提供的光路结构发出黄绿光，泵浦光波长为750-850nm或800-900nm，基频光波长为1120nm或1140nm，倍频光波长为560nm或570nm，泵浦源1为近红外泵浦模块。

基频晶体2为Nd³⁺晶体，Nd³⁺晶体基质材料可以是GdCOB，也可以是YCOB，掺杂离子为Nd³⁺，掺杂浓度0.1-40%可选，晶体厚度0.1-100mm可选，晶体端面设计呈1-3度切角，目的是抑制高峰值增益波长振荡。

倍频晶体3为GdCOB晶体，GdCOB晶体按照非线性倍频转换效率最高的方位角切割，厚度0.1-20mm可选，由于GdCOB晶体折射率随温度变化不敏感，可以实现宽温环境使用。如果不考虑温度使用因素，可以考虑LBO、KTP等其它非线性晶体材料。

本实施例中，折叠腔的设计，可有效利用泵浦源1发出的光，GdCOB晶体放置在基频束腰位置，可增加非线性转换效率，且由于黄绿光不经过Nd³⁺晶体，没有吸收损耗，可以将光转换效率翻倍。

本申请实施例一种光路结构的实施原理为：泵浦源1发出的泵浦光经过耦合镜聚焦后，再梯形镜6传导至基频晶体2中，在基频晶体2中转换成基频光，再通过耦合输出镜5反射至倍频晶体3，倍频晶体3将转换的倍频光，梯形镜6、耦合输出镜5和倍频晶体3形成一个折叠腔，在倍频晶体3两侧设置偏振片4，可有效地抑制高峰值增益波长次级震荡，降低谐振腔的谐振能量，从而提升激光器的输出效果。

实施例2

参照图2，实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2未设置耦合输出镜5，倍频光由倍频晶体3远离基频晶体2的一面导出。

基频晶体2远离泵浦源1一面镀有基频光高透膜，倍频晶体3靠近基频晶体2一面镀有基频光高透膜，倍频晶体3远离基频晶体2一面镀有基频光高反膜，倍频晶体3靠近基频晶体2一面镀有倍频光高反膜倍频晶体3远离基频晶体2一面镀有倍频光高透膜。

如此设置，梯形镜6和倍频晶体3可组成一个直腔，基频光在直腔内多次往返振荡，在倍频晶体3内发生非线性转换成倍频光，再由倍频晶体3导出。如此设置可缩小光路结构需要的空间，从而降低激光器的最小尺寸，提升激光器的便携性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光路结构，其特征在于，包括在光路上依次设置的泵浦源(1)、基频晶体(2)和倍频晶体(3)，所述基频晶体(2)用于将所述泵浦源(1)发出的泵浦光转换为基频光，所述倍频晶体(3)用于将所述基频光转换为倍频光；

所述泵浦源(1)和所述基频晶体(2)之间设有偏振片(4)和/或所述基频晶体(2)和所述倍频晶体(3)之间设有偏振片(4)。

2.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述基频晶体(2)和所述倍频晶体(3)之间设有耦合输出镜(5)，所述耦合输出镜(5)用于将所述基频光反射至所述倍频晶体(3)。

3.根据权利要求2所述的光路结构，其特征在于，所述倍频晶体(3)背对所述耦合输出镜(5)的一面镀有基频光高反膜，所述泵浦源(1)和所述基频晶体(2)之间设有基频光反射部，用于将基频光反射至所述基频晶体(2)上；和/或，

所述倍频晶体(3)背对所述耦合输出镜(5)的一面镀有倍频光高反膜，所述耦合输出镜(5)镀有倍频光高透膜；和/或，

所述倍频晶体(3)靠近所述耦合输出镜(5)的一面镀有倍频光高透膜。

4.根据权利要求3所述的光路结构，其特征在于，所述耦合输出镜(5)为凹形球面镜。

5.根据权利要求2所述的光路结构，其特征在于，所述基频晶体(2)靠近所述泵浦源(1)的一面镀有基频光高透膜；和/或，

所述基频晶体(2)靠近所述耦合输出镜(5)的一面镀有基频光高透膜；和/或，

所述耦合输出镜(5)的反光面上镀有基频光高反膜；和/或，

所述倍频晶体(3)靠近所述耦合输出镜(5)的一面镀有基频光高透膜。

6.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述基频晶体(2)远离所述泵浦源(1)一面镀有基频光高透膜；和/或，

所述倍频晶体(3)靠近所述基频晶体(2)一面镀有基频光高透膜；和/或，

所述倍频晶体(3)远离所述基频晶体(2)一面镀有基频光高反膜，所述倍频晶体(3)靠近所述基频晶体(2)一面镀有倍频光高反膜；和/或，

所述倍频晶体(3)远离所述基频晶体(2)一面镀有倍频光高透膜。

7.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述偏振片(4)至少一侧面镀有基频光P态高透膜和/或基频光S态高反膜。

8.根据权利要求1所述的光路结构，其特征在于，所述泵浦源(1)与所述基频晶体(2)之间设有梯形镜(6)；和/或，

还包括耦合系统(7)，所述耦合系统(7)位于所述泵浦源(1)和所述基频晶体(2)之间，用于聚焦所述泵浦光。

9.根据权利要求8所述的光路结构，其特征在于，所述梯形镜(6)面向所述泵浦源(1)一面和/或所述基频晶体(2)的面向所述梯形镜(6)的一面镀有泵浦光高透膜。

10.一种激光器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光路结构。