国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      一種固體激光器的制作方法

      文檔序號:6883721閱讀:279來源:國知局
      專利名稱:一種固體激光器的制作方法
      技術領域
      本實用新型涉及激光技術領域,特別涉及一種能夠并行輸出的固體激 光器。
      背景技術
      目前半導體激光器的發(fā)展情況,尚無法利用半導體激光器直接獲得綠光的輸出;紅光半導體激光器雖然功率水平上相對較高,但是波段較為單 一;藍光半導體激光器的輸出應用目前也是只停留在低功率水平 (<250mw)。盡管體積小、集成度高,但是光束質量較差,無法獲得大功 率的輸出,同時在光譜覆蓋程度上也還需要進一步的擴展,距離實際應用 還有一定的差距。半導體泵浦固體激光技術的出現(xiàn)改善了以往燈具泵浦的諸多不足,集 成、高效,是當前固體激光技術發(fā)展的重要研究方向。利用半導體泵浦固 體激光技術結合光學頻率變換技術可以很好地實現(xiàn)紫外、深紫外以及可見 光(尤其紅、藍、綠光波段)到紅外區(qū)域的多鐠段激光輸出,在諸如激光 顯示、目標探測、生物醫(yī)療、化學研究以及軍事航天應用等多個領域中具 有極其重要的研究應用價值。此技術成熟度高,系統(tǒng)光束質量好,可連續(xù) 調(diào)諧,波段覆蓋性強,結構簡單,集成度高,系統(tǒng)穩(wěn)定性強,具有很好的 規(guī)?;瘜嵱脙r值;不足之處在于因為材料、熱力等相關因素的制約,激電光轉換效率不高,目前還無法在多譜段范圍內(nèi)簡單、直接地獲得高效率 大功率的固體激光的輸出。現(xiàn)有的激光列陣并行輸出的技術,有一種擴展腔面發(fā)射的激光技術(NECSEL),如在申請?zhí)枮閃O2006105258的專利申請中介紹的那樣, 它是一種垂直的、擴展腔、表面發(fā)射的激光列陣并采用腔內(nèi)非線性倍頻的 半導體激光器技術,是一種針對半導體激光列陣的技術。而固體激光器現(xiàn) 有技術主要是針對一束固體激光的輸出或者多束固體激光束耦合成一束 激光的應用。發(fā)明內(nèi)容因此,本實用新型的任務是克服現(xiàn)有技術存在的不足,從而提出一種 并行輸出的固體激光器。本實用新型的固體激光器,包括用于并行輸出泵浦光的由多個半導體 激光器構成的半導體激光器面陣、用于對所述泵浦光進行耦合的光學耦合 器件、能夠將來自所述光學耦合器件的并行輸入的激光并行輸出的諧振腔 和設置于所述諧振腔內(nèi)的激光晶體。上述技術方案中,所述半導體激光器面陣內(nèi)的多個半導體激光器之間 為串聯(lián)、并聯(lián)、或者串聯(lián)并聯(lián)相結合、或者各自獨立。上述技術方案中,所述半導體激光器面陣為半導體激光器模塊,所述 半導體激光器模塊中的多個半導體激光器之間為串聯(lián)、并聯(lián)、或者串聯(lián)并聯(lián)相結合、或者各自獨立。上述技術方案中,使用多個半導體激光器模塊輸出線性泵浦光,所述 多個半導體激光器模塊之間可以串聯(lián)、并聯(lián)、或者串聯(lián)并聯(lián)相結合、或者 各自獨立。上述技術方案中,所述諧振腔由輸入腔鏡和輸出腔鏡構成,或者以鍍 膜方式實現(xiàn)諧振腔,所述輸出腔鏡為平面輸出鏡、體布拉格光柵或球面反 射鏡面陣。進一步地,所述體布拉格光柵選自聲光體布拉格光柵、電光體布拉格 光柵、》茲光體布^立才各光柵和光刻體布拉纟各光柵。上述技術方案中,所述線性泵浦光以端面泵浦的方式對所述激光晶體 進行泵浦。上述技術方案中,所述光學耦合器件為耦合鏡面陣或自聚焦透鏡面 陣,所述耦合鏡面陣上的耦合鏡與所述半導體激光器面陣上的半導體激光 器一一對應,所述自聚焦透鏡面陣上的自聚焦透鏡與所述半導體激光器面陣上的半導體激光器——對應;所述耦合鏡面陣可以由多個獨立的耦合鏡 構成,也可以將多個耦合鏡制作成一個光學耦合器件。上述技術方案中,所述激光晶體為具有普通結構或三明治結構的塊狀 晶體。上述技術方案中,所述激光晶體的為Nd:YAG, Nd:YV04, Nd:YLF, Nd:GdV04, Yb:YAG,塊狀陶瓷材料,Nd:YAG陶瓷或半導體材料。上述技術方案中,還包括光學非線性晶體,可以用于激光的倍頻、和頻和光學參量振蕩,主要包括KTP、 LBO、 BBO、 PPMgLN、 PPLN、 PPKTP等晶體。上述技術方案中,還包括用于實現(xiàn)脈沖激光輸出的調(diào)Q開關。 進一步地,所述調(diào)Q開關為主動調(diào)Q開關或被動調(diào)Q開關。 本實用新型提出針對多束并行固體激光同時應用的創(chuàng)新性想法,以多 束固體激光的并行輸出的形式,在一定程度上有效地實現(xiàn)了半導體泵浦固 體激光技術的高效率大功率的輸出問題。采取上述技術方案,不僅可利用多路低功率激光的組合來實現(xiàn)高功率 輸出,而且在輸出相同功率的前提下,本實用新型與單一半導體泵浦固體 激光器相比,由于泵浦光的分束輸出,可以較好地實現(xiàn)熱力分散,減小晶 體熱負載,有效地解決了激光器晶體熱效應問題,提高了電光轉換效率和 諧振腔設計靈活性;如果采用串聯(lián)方式還可以將低壓大電流電源改善為使 用高壓小電流電源,有效地提高了半導體激光器抗災變能力以及減少了電 源傳輸損耗;在需要變頻的情況下,由于分束激光的使用,可不必再被迫 使用損傷閾值高的變頻材料,故而增加了材料的選擇范圍,可選擇效果更 優(yōu)的變頻材料,從而提高了非線性變換的效率,提高了光學元件的穩(wěn)定可 靠性。本實用新型是實現(xiàn)高功率、高效率、高可靠性的固體激光輸出的有效 途徑和方法。在激光照明應用領域具有很高的實用價值,可應用于雷達多 點探測、激光顯示、非相干照明、生物學檢測、化學研究、表面多點分析 等方面。


      以下,結合附圖來詳細說明本實用新型的實施例,其中 圖l是輸出基頻光的固體激光器; 圖2是輸出倍頻光的固體激光器; 圖3是輸出和頻光的固體激光器; 圖4是輸出差頻光的固體激光器; 圖面說明1 -_半導體激光器2 --光學耦合鏡3 --激光晶體4 --平面輸出鏡5 --半導體激光器模塊6 --自聚焦透鏡面陣8 --倍頻晶體9 --體布拉格光柵10一第一半導體激光器模塊11一第一自聚焦透鏡面陣12—第一平面輸入鏡13一第一激光晶體14一合束鏡15一和頻晶體17一第二半導體激光器模塊18一第二自聚焦透鏡面陣19一第二平面輸入鎮(zhèn)20—第二激光晶體24一調(diào)Q開關26—平面ilr入鏡27一光學參量振蕩晶體28—5求面反射4竟面陣具體實施方式
      以下結合附圖對本實用新型進行詳細的解釋和說明。圖l是一種輸出基頻光的固體激光器,選用4個輸出波長為808nm的 半導體激光器1制成2x2半導體激光器面陣,每個半導體激光器1各自 獨立輸出泵浦光,其輸出光路上設置用于對所述泵浦光進行耦合作用的光 學耦合器件,對應圖1的實施例,所述光學耦合器件使用2x2個獨立的 耦合鏡排列成面陣,且耦合鏡面陣中的耦合鏡2與所述半導體激光器面陣中的激光器——對應,耦合鏡面陣的輸出光路上依次設置激光晶體3和平面輸出鏡4。其中,半導體激光器面陣出射的激光波長為808nm,耦合鏡 面陣中所有耦合鏡的兩面都鍍有808nm增透膜(透過率大于99.8% ),激 光晶體3采用整塊的Nd:YAG塊狀晶體,入射面鍍808nm增透膜(透過率 大于99.8% )和1064nm高反膜(反射率大于99.8% ),出射面鍍有808nm 高反膜(反射率大于99.8% )和1064nm增透膜(透過率大于99.8% )。平 面輸出鏡4入射面鍍1064nm部分透過膜(透過率8% ),出射面鍍1064nm 增透膜(透過率大于99.8% ),激光晶體3的入射面和平面輸出鏡4的入 射面之間形成了激光器的諧振腔,本領域技術人員可以理解,圖1中諧振 腔的腔長在30mm到80mm之間都是可以的,激光晶體3也可以使用2塊, 或多塊激光晶體,其中,每一塊激光晶體對應于所述半導體激光器面陣中 的 一行/列或多行/列激光器。上述激光晶體3還可以采用Nd:YV04, Nd:YLF, Nd:GdV04, Yb:YAG, 塊狀陶瓷材料,Nd:YAG陶瓷或半導體材料制作,本領域技術人員應當理 解,激光晶體3既可以采用普通結構,也可以采用三明治結構;所述平面 輸出鏡4也可以使用球面反射鏡面陣替代。從半導體激光器面陣發(fā)射的808nm激光光束經(jīng)過耦合鏡面陣后以端 面泵浦的形式入射到激光晶體3上,從而產(chǎn)生波長為1064nm的激光,并 經(jīng)過平面輸出鏡4輸出。圖1所示的實施例用4個半導體激光器構成面陣,以4路激光束組合形式實現(xiàn)了總功率4倍的效果,由此可見,以這種方法可一定程度上解決 大功率激光輸出的問題_。進一步地,還可以將圖1中所有光學元件全部集成在一塊激光系統(tǒng)底 板之上,激光器系統(tǒng)底板不僅是激光系統(tǒng)相關組件的支撐和固定基礎,而 且還通過底板電路設計為相應組件的功能需要提供電路輔助支持,從而可 以很好地實現(xiàn)激光系統(tǒng)的集成,避免電路明線的煩瑣處置;同時極大地提 高系統(tǒng)功能的可擴展性,可以根據(jù)實際要求,配合光學系統(tǒng)靈活地設置激 光器系統(tǒng)的功能配置,形成模塊化組裝的激光系統(tǒng)。其中,激光晶體可采 用銦箔焊接或者粘接于一個熱沉上,再將熱沉固定于激光器系統(tǒng)底板之 上,其他光學元件如半導體激光器面陣、耦合鏡面陣和平面輸出鏡都分別 通過各自的底座或者直接固定到激光器系統(tǒng)底板上,所述激光器系統(tǒng)底板 下附加散熱器,利用液體冷卻或氣體冷卻等方法進行散熱;激光器的電子 控制系統(tǒng)可以設置在激光系統(tǒng)底板上,也可以設置在頂蓋上。圖2給出了一種輸出倍頻激光的固體激光器的結構。其中,選用4個 輸出波長為808nm的半導體激光器串聯(lián)形成2x2面陣,并且,將該半導 體激光器面陣集成為一個半導體激光器模塊5,輸出的4束并行的808nm 激光,經(jīng)過由4個自聚焦透鏡制成的自聚焦透鏡面陣的耦合器件后,端面 泵浦于激光晶體3上,從激光晶體3出射的基頻光經(jīng)過倍頻晶體8,進行 激光的倍頻,最后經(jīng)由體布拉格光柵9輸出。激光晶體3采用Nd:YAG晶 體,其入射面鍍有808nm增透膜(透過率大于99.8 %)和1064nm高反膜(反 射率大于99.8 % ),出射面鍍有808nm高反膜(反射率大于99.8 % )和1064nm增透膜(透過率大于99.8% ),倍頻晶體8采用PPLN晶體,并在PPLN 晶體的入射面鍍有1064nm增透膜(透過率大于99.8% )和532nm高反膜 (反射率大于99.8%),出射面鍍有1064nm增透膜(透過率大于99.8 %)和 532nm增透膜(透過率大于99.5 % ),體布拉格光柵9則是對波長1064nm 高反和波長532nm增透。本實施例中的倍頻晶體8還可以使用 KTP, LBO, BBO, BiBO, PPKTP, KTA, CBO, CLBO, PPMgOLN,跳,LN, KN, Li I及半導 體材料等光學非線性晶體。本實施例中的體布拉格光柵9可以選用聲光體 布拉格光柵、電光體布拉格光柵、磁光體布拉格光柵或光刻體布拉格光柵。由于這種分束的方法,較好地實現(xiàn)了熱力分散,減小了晶體熱負載, 有效地解決了激光器晶體熱效應問題,提高了電光轉換效率和諧振腔設計 靈活性。同時,由于半導體激光器模塊內(nèi)部的4個半導體激光器采用串聯(lián) 的方式,所以可以4吏用高壓小電流電源,從而避開使用低壓大電流電源, 有效地提高了半導體激光器抗災變能力以及減少了電源傳輸損耗,提高了 光學元件的可靠性。圖3是一種輸出和頻光的固體激光器。其中,泵浦源采用兩個發(fā)射波 長為808nm的半導體激光器模塊,從第一半導體激光器模塊10出射的激 光順序經(jīng)過第一自聚焦透鏡面陣11、第一平面輸入鏡12和第一激光晶體 13后入射到合束鏡14上,從第二半導體激光器模塊17出射的激光順序經(jīng) 過第二自聚焦透鏡面陣18、第二平面輸入鏡19和第二激光晶體20后入射 到合束鏡14上,兩組激光經(jīng)過合束鏡14合束后,再進入和頻晶體15進 行和頻,從和頻晶體15輸出的和頻光經(jīng)過平面輸出鏡4輸出。上述固體激光器中,所述第一和第二平面輸入鏡12、 19采用光學玻 璃的平面鏡,第一激光晶體13采用摻釹離子釩酸釔(Nd:YV04),第二激光 晶體20采用摻釹離子釔鋁石鎦石(Nd:YAG),合束鏡14釆用光學玻璃的平 面鏡,和頻晶體15采用LBO,輸出鏡采用光學玻璃的平面鏡。第一和第 二自聚焦透鏡面陣11、 18的雙面鍍808nm增透膜(透過率大于99.8% ), 第一平面輸入鏡12的雙面鍍808nm增透膜(透過率大于99.8。/。),出射面 鍍有對波長1342nm高反膜(反射率大于99.8% ),第二平面輸入鏡19的 雙面鍍808nm增透膜(透過率大于99.8% ),出射面鍍有對波長1064nm 的高反膜(反射率大于99.8% )。第一激光晶體13雙面鍍1342nm增透膜 (透過率大于99.8% ),且入射面鍍808nm增透膜(透過率大于99.8% ), 出射面鍍808nm高反膜(反射率大于99.8% );第二激光晶體20雙面鍍 1064nm增透膜(透過率大于99.8% ),且入射面鍍808nm增透膜(透過率 大于99.8% ),出射面鍍808nm高反膜(反射率大于99.8% )。合束鏡14 的雙面鍍1342nm的增透膜(透過率大于99.8% ),且出射面鍍有對波長 1064nm角度高反月菱(反射率大于99.8% )。和頻晶體15的雙面制備對波 長1342nm和1064nm增透膜(透過率大于99.8% ),入射面鍍593nm高反 膜(反射率大于99.8% ),出射面鍍593 nm的增透膜(透過率大于99.8% )。 平面輸出鏡4的入射面制備對波長1342nm和1064高反膜(反射率大于 99.8%),雙面鍍593nm增透膜(透過率大于99.8% )。上述的和頻晶體15 還可以使用KTP, BBO, PPLN, PPMgOLN, PPKTP,KTA等晶體。圖4是一種輸出差頻光的固體激光器。包括作為泵浦源的半導體激光器模塊,泵浦光依次經(jīng)過光學耦合器件、激光晶體3、調(diào)Q開關24、平面 輸出鏡4、平面輸入鏡26、光學參量振蕩晶體27和球面反射鏡面陣28后 出射。其中,所述球面反射鏡面陣28由兩個球面反射鏡線陣并排構成,所 述半導體激光器模塊選用4個輸出波長為808nm的半導體激光器形成2x 2面陣,輸出2x2并行激光來提供泵浦支持。所述光學耦合器件選用2x 2自聚焦透鏡面陣6,其雙面鍍808nm增透膜(透過率大于99.8% )。激光 晶體3采用Nd:YAG,摻雜濃度為0.3%,入射面鍍808nm增透膜(透過 率大于99.8% )和1064nm高反膜(反射率大于99.8% ),出射面鍍808nm 高反膜(反射率大于99.8% )和1064nm增透膜(透過率大于99.8% )。聲 光Q開關24脈沖輸出1064nm激光。平面輸出鏡4入射面鍍1064nm部分 透過膜(透過率為8% ),出射面鍍1064nm增透膜(透過率大于99.8% ), 平面輸出鏡4的入射面和激光晶體3的入射面之間構成第一諧振腔,腔長 為76mm。平面輸入鏡26雙面鍍1064nm增透膜(透過率大于99.8% ), 出射面鍍對波長1550 ~ 1700nm的反射膜(反射率大于99.8%),光學參量 振蕩晶體27采用PPMgLN晶體,雙面鍍對1064nm和1550 ~ 1700nm的增 透膜(透過率大于99.8% )。球面反射鏡面陣28的入射面鍍1064nm高反 膜(反射率大于99.8°/。)和1550 ~ 1700nm部分透過膜(透過率為5%), 出射面鍍1550 ~ 1700nm增透膜(透過率大于99.8% ),其中,球面反射鏡 面陣28的入射面和平面輸入鏡26的出射面之間構成第二諧振腔,腔長為 90mm。上述的光學參量振蕩晶體還可以使用LBO, KTP, BBO, PPLN,PPKTP, KTA等晶體。圖4中的實施例使用了兩個球面反射鏡線陣并排構成球面反射鏡面陣 28,本領域技術人員應當理解,光學耦合器件和輸出鏡都可以使用2個或 多個線陣來構成相應的面陣;光路中的激光晶體和/或光學非線性晶體也可 以使用2塊或多塊激光晶體和/或光學非線性晶體,每塊晶體分別對應 一列 或幾列,或者對應一行或幾行激光束。從上面的多個實施例可以看出,本實用新型的固體激光器可以輸出紅 外光,也可以輸出可見光。上面所提到的激光器面陣主要是針對激光器線 陣而言的,只要行數(shù)和列數(shù)都不等于1的激光器陣列都包括在本實用新型 的激光器面陣中,所述激光器面陣可以由2x3、 3x3或更多的固體激光 器構成,所述固體激光器的排列方式不僅限于矩形陣列,也可以按照各種 對稱或非對稱的形式排列,這對本領域技術人員應當是可以理解的。最后應說明的是,以上各附圖中的實施例僅用以說明本實用新型的固 體激光器的結構和技術方案,但非限制。盡管參照實施例對本實用新型進 行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,對本實用新型的技術方 案進行修改或者等同替換,都不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍, 其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
      權利要求1.一種固體激光器,包括用于輸出泵浦光的由多個半導體激光器構成的半導體激光器面陣、用于對所述泵浦光進行耦合的光學耦合器件、能夠將并行輸入的激光并行輸出的諧振腔和設置于所述諧振腔內(nèi)的激光晶體。
      2. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,所述半導體激光 器面陣內(nèi)的多個半導體激光器之間為串聯(lián)、并聯(lián)、或者串聯(lián)并聯(lián)相結合、 或者各自獨立。
      3. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,所述半導體激光 器面陣為半導體激光器模塊,所述半導體激光器模塊中的多個半導體激光 器之間為串聯(lián)、并聯(lián)、或者串聯(lián)并聯(lián)相結合、或者各自獨立。
      4. 根據(jù)權利要求3所述的固體激光器,其特征在于,包括多個半導體 激光器模塊,所述多個半導體激光器模塊之間為串聯(lián)、并聯(lián)、或者串聯(lián)并 聯(lián)相結合、或者各自獨立。
      5. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,所述諧振腔由輸 入腔鏡和輸出腔鏡構成,或者以鍍膜方式實現(xiàn)諧振腔。
      6. 根據(jù)權利要求5所述的固體激光器,其特征在于,所述輸出腔鏡為 平面輸出鏡、體布拉格光柵或球面反射鏡面陣。
      7. 根據(jù)權利要求6所述的固體激光器,其特征在于,所述體布拉格光 柵為聲光體布拉格光柵、電光體布拉格光柵、磁光體布拉格光柵和光刻體 布拉格光柵。
      8. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,所述線性泵浦光以端面泵浦的方式對所述激光晶體進行泵浦。
      9. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,所述光學耦合器 件為耦合鏡面陣或自聚焦透鏡面陣。
      10. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,所述激光晶體 為具有普通結構或三明治結構的塊狀晶體。
      11. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,還包括光學非 線性晶體。
      12. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,還包括用于實現(xiàn)脈沖激光輸出的調(diào)Q開關。
      13. 根據(jù)權利要求12所述的固體激光器,其特征在于,所述調(diào)Q開 關為主動調(diào)Q開關或凈皮動調(diào)Q開關。
      14. 根據(jù)權利要求1所述的固體激光器,其特征在于,還包括激光系 統(tǒng)底板、頂蓋和固定于所述激光系統(tǒng)底板上的熱沉,所述激光晶體和所述 非線性晶體固定于所述熱沉上。
      15. 根據(jù)權利要求14所述的固體激光器,其特征在于,所述激光晶體 和所述非線性晶體通過銦箔焊接或粘接固定于所述熱沉上。
      16. 根據(jù)權利要求14所述的固體激光器,其特征在于,所述激光器的 所有光學元件都集成在所述激光系統(tǒng)底板上。
      17. 根據(jù)權利要求14所述的固體激光器,其特征在于,所述激光系統(tǒng) 底板下部設有散熱器。
      18. 根據(jù)權利要求17所述的固體激光器,其特征在于,所述散熱器為采用液體冷卻的散熱器或采用氣體冷卻的散熱器。
      19.根據(jù)權利要求14所述的固體激光器,其特征在于,還包括設置在 激光系統(tǒng)底板或頂蓋上的電子控制系統(tǒng)。
      專利摘要本實用新型提供了一種固體激光器,包括用于輸出泵浦光的由多個半導體激光器構成的半導體激光器面陣、用于對所述泵浦光進行耦合的光學耦合器件、能夠將并行輸入的激光并行輸出的諧振腔和設置于所述諧振腔內(nèi)的激光晶體;本實用新型提出針對多束并行固體激光同時應用的創(chuàng)新性想法,以多束固體激光的并行輸出的形式,在一定程度上有效地實現(xiàn)了半導體泵浦固體激光技術的高效率大功率的輸出問題,不僅可利用多路低功率激光的組合來實現(xiàn)高功率輸出,而且在輸出相同功率的前提下,本實用新型與單一半導體泵浦固體激光器相比,由于泵浦光的分束輸出,可以較好地實現(xiàn)熱力分散,減小晶體熱負載,有效地解決了激光器晶體熱效應問題,提高了電光轉換效率和諧振腔設計靈活性。
      文檔編號H01S5/40GK201104344SQ20072017314
      公開日2008年8月20日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權日2007年9月14日
      發(fā)明者宮武鵬, 勇 畢, 斌 王, 賈中達, 趙江山, 顏博霞 申請人:北京中視中科光電技術有限公司;中國科學院光電研究院
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
      1