共輸出鏡雙諧振腔調(diào)q激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，采用不同的空間分光方式產(chǎn)生兩路激光，再公用一個(gè)輸出鏡實(shí)現(xiàn)合束輸出，分光的方式有兩類，一類是在一條光路上實(shí)現(xiàn)分光，光束通過中心含有小孔的第二全反鏡后分光，一部分低階模通過小孔后經(jīng)過調(diào)Q器件，另一部分高階模在小孔的外圍反射回增益介質(zhì)中振蕩輸出；另一類是雙路分光，分光路上有第二全反鏡，利用分光器件產(chǎn)生兩路光束，一路提供高平均功率，另一路產(chǎn)生高峰值功率，然后共輸出鏡輸出。本發(fā)明利用多種方式分光在共鏡輸出，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高峰值功率和高平均功率輸出，可同時(shí)獲得高的脈沖能量和高的峰值功率的光束，產(chǎn)生的光束在空間分布上為一個(gè)臺(tái)階上疊加具有脈沖尖峰的波形，臺(tái)階反映平均功率，脈沖尖峰反映峰值功率。
【專利說明】共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]在同一臺(tái)激光器上，同時(shí)既可以獲得長脈沖高能量輸出，又可以獲得高峰值功率輸出，此種激光器可大大豐富激光的應(yīng)用領(lǐng)域，并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，靈活地設(shè)置激光脈沖參數(shù)，提高激光加工的質(zhì)量和效率。目前，國內(nèi)外還沒有一種技術(shù)能夠?qū)⒏叩拿}沖能量與高的峰值功率結(jié)合在一起。在現(xiàn)有技術(shù)中獲得高脈沖能量傳統(tǒng)的解決方法是采用大能量的脈沖泵浦技術(shù)，可以獲得大的激光脈沖能量，但峰值功率往往較低。獲得高峰值功率激光脈沖，通常采用調(diào)Q技術(shù)，但脈沖能量又往往受限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服了上述存在的缺陷，目的是解決了激光器利用空間光束分束，一束光獲得大的脈沖能量，另一束光通過調(diào)Q器件獲得高的峰值功率，兩束光在兩個(gè)激光諧振腔中，通過共用的同一激光輸出鏡實(shí)現(xiàn)兩束光的合束，可同時(shí)獲得高的脈沖能量和高的峰值功率，提供一種共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器。
[0004]本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器內(nèi)容簡述:
本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:采用空間分光方式產(chǎn)生兩路激光，公用一個(gè)輸出鏡實(shí)現(xiàn)合束輸出；有兩種分光方式:第一種是單路分光，米用中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反鏡進(jìn)行分光，光路上依次為第一全反鏡、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的第二全反鏡、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，在一條光路上實(shí)現(xiàn)分光，光束通過帶中心圓孔的第二全反鏡后分光，一部分低階模通過中心孔后經(jīng)過調(diào)Q器件，另一部分高階模在中心孔的外圍反射回增益介質(zhì)中振蕩輸出；第二種是雙路分光，通過中心設(shè)有有效通光孔徑為
0.5mm?5mm圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡分光,主光路上依次為第一全反鏡、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，分光路上設(shè)有第二全反鏡，利用分光器件產(chǎn)生兩路光束，一路提供高平均功率，另一路產(chǎn)生高峰值功率后共輸出鏡輸出。
[0005]在激光器光路上依次為全反鏡1、調(diào)Q器件、全反鏡I1、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，在全反鏡II的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔；共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器為一條光路，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，即由:全反鏡1、調(diào)Q器件、激光增益介質(zhì)和輸出鏡構(gòu)成的第一諧振腔，及由:全反鏡I1、激光增益介質(zhì)和輸出鏡構(gòu)成的第二諧振腔。
[0006]采用中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡1、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的45度全反鏡I1、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡II1、中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成。
[0007]采用中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡1、中心帶圓孔的45度全反鏡I1、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡II1、調(diào)Q器件、中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成。
[0008]設(shè)有兩個(gè)諧振腔，采用布儒斯特分光鏡實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡1、調(diào)Q器件、布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡II1、布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成。
[0009]采用布儒斯特分光鏡實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡1、布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成;第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡II1、調(diào)Q器件、布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)及輸出鏡組成。
[0010]本發(fā)明利用多種方式分光在共鏡輸出，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高峰值功率和高平均功率輸出，可同時(shí)獲得高的脈沖能量和高的峰值功率的光束，產(chǎn)生的光束在空間分布上為一個(gè)臺(tái)階上疊加具有脈沖尖峰的波形，臺(tái)階反映平均功率，脈沖尖峰反映峰值功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1是全反鏡1、2是調(diào)Q器件、3是全反鏡I1、4是激光增益介質(zhì)、5是輸出鏡、6是全反鏡ΠΙ、7是中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡、8是布儒斯特分光鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，采用不同的空間分光方式產(chǎn)生兩路激光，再公用一個(gè)輸出鏡實(shí)現(xiàn)合束輸出；采用空間分光方式產(chǎn)生兩路激光，公用一個(gè)輸出鏡實(shí)現(xiàn)合束輸出；有兩種分光方式:第一種是單路分光，利用中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反鏡進(jìn)行分光，光路上依次為第一全反鏡、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的第二全反鏡、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，在一條光路上實(shí)現(xiàn)分光，光束通過帶中心圓孔的第二全反鏡后分光，一部分低階模通過中心孔后經(jīng)過調(diào)Q器件，另一部分高階模在中心孔的外圍反射回增益介質(zhì)中振蕩輸出；第二種是雙路分光，通過中心設(shè)有有效通光孔徑為0.5mm?5_圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡分光，主光路上依次為第一全反鏡、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，分光路上設(shè)有第二全反鏡，利用分光器件產(chǎn)生兩路光束，一路提供高平均功率，另一路產(chǎn)生高峰值功率后共輸出鏡輸出，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖做具體說明。
[0013]實(shí)施例1
見圖1，本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，在激光器光路上依次為全反鏡I 1、調(diào)Q器件2、全反鏡II 3、激光增益介質(zhì)4和輸出鏡5，在全反鏡II 3的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孑L。
[0014]共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器似為一條光路，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，即由:全反鏡I 1、調(diào)Q器件2、激光增益介質(zhì)4和輸出鏡5構(gòu)成的第一諧振腔，及由:全反鏡II 3、激光增益介質(zhì)4和輸出鏡5構(gòu)成的第二諧振腔。
[0015]工作原理為:
光束在第一諧振腔內(nèi)，由經(jīng)過激光介質(zhì)4震蕩的光束經(jīng)過全反鏡II 3中心的圓孔，高斯光束中心的一部分低階模穿過全反鏡II 3的中心圓孔，經(jīng)過調(diào)Q器件2進(jìn)行調(diào)Q，再經(jīng)過全反鏡I I反射再次經(jīng)過調(diào)Q器件2、全反鏡II 3的中心圓孔及激光增益介質(zhì)4，從輸出鏡5輸出高峰值功率的激光。
[0016]光束在第二諧振腔內(nèi)，由經(jīng)過激光介質(zhì)4震蕩的光束經(jīng)過全反鏡II 3的中心圓孔，其高階模部分在圓孔的周圍反射再次進(jìn)入激光增益介質(zhì)中，形成振蕩放大，通過輸出鏡5輸出高平均功率。
[0017]實(shí)施例2
見圖2，本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，采用中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出。
[0018]本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I 1、調(diào)Q器件2、中心帶圓孔的45度全反鏡II 3、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡III 6、中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成。
[0019]工作原理為:
通過中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7的低階模光束在第一諧振腔內(nèi)振蕩，經(jīng)過調(diào)Q器件2產(chǎn)生高峰值功率脈沖，未通過中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7圓孔周圍的高階模在中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7的鏡面上反射到全反鏡III 6，形成第二諧振腔，振蕩輸出高平均功率，兩個(gè)諧振腔還是共輸出鏡輸出激光。
[0020]實(shí)施例3
見圖3，本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，采用中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出。
[0021]本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I 1、中心帶圓孔的45度全反鏡II 3、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡III 6、調(diào)Q器件2、中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡7、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成。
[0022]工作原理為:
激光低階模直接通過45度反射鏡中心進(jìn)行振蕩提供高平均功率，而未通過小孔中心在小孔周圍反射到側(cè)路的聞階1旲進(jìn)行調(diào)Q提供聞峰值功率。
[0023]實(shí)施例4
見圖4，本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器設(shè)有兩個(gè)諧振腔，采用布儒斯特分光鏡8實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出。
[0024]本發(fā)明設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I 1、調(diào)Q器件2、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡III 6、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成。
[0025]工作原理為:
利用布儒斯特分光片產(chǎn)生兩路偏振態(tài)相互垂直的光束，一路線偏振光在第一諧振腔內(nèi)振蕩，經(jīng)過調(diào)Q器件2調(diào)制，積累的大量反轉(zhuǎn)粒子雪崩式的躍遷到低能級(jí)，產(chǎn)生高峰值功率，由布儒斯特分光片產(chǎn)生的另一路線偏光反射到第二諧振腔里，經(jīng)過全反鏡6反射回來，第二諧振腔提供高平均功率，兩諧振腔共同由輸出鏡5輸出光束。
[0026]實(shí)施例5
見圖5本發(fā)明共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，采用布儒斯特分光鏡8實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出。
[0027]本發(fā)明設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I 1、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡III 6、調(diào)Q器件2、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質(zhì)4及輸出鏡5組成。
[0028]工作原理為:
利用布儒斯特分光片產(chǎn)生兩路偏振態(tài)相互垂直的光束，一路線偏振光在第一諧振腔內(nèi)振蕩形成高平均功率輸出，由布儒斯特分光片產(chǎn)生的另一路線偏光反射到第二諧振腔里，經(jīng)過調(diào)Q器件2調(diào)制，積累的大量反轉(zhuǎn)粒子雪崩式的躍遷到低能級(jí)，產(chǎn)生高峰值功率，第二諧振腔提供高峰值功率，兩諧振腔共同由輸出鏡5輸出光束。
[0029]總之，本發(fā)明不局限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種【具體實(shí)施方式】實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]本發(fā)明是在現(xiàn)有的直腔分布聲光調(diào)Q激光器基礎(chǔ)上，提出了一種共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，可同時(shí)獲得高的脈沖能量和高的峰值功率。雙諧振腔體現(xiàn)在通過一個(gè)含有小孔的全反鏡或含有小孔的45度全反鏡，將一部分低階模光束從小孔中投射過去，經(jīng)過調(diào)Q器件產(chǎn)生高峰值功率激光輸出，將高階模光束在全反鏡小孔的外圍反射回增益介質(zhì)里，或者經(jīng)45度反射鏡的中心小孔周圍反射到第二光路中的全反鏡上振蕩輸出，再共輸出鏡輸出高平均功率的激光。也可以通過布儒斯特分光鏡產(chǎn)生兩路偏振態(tài)垂直的光束達(dá)到分光的目的，一路進(jìn)行調(diào)Q輸出高峰值功率，一路自由振蕩產(chǎn)生高平均功率。
[0031]本發(fā)明產(chǎn)生的光束在空間分布上為一個(gè)臺(tái)階上疊加具有脈沖尖峰的波形，臺(tái)階反應(yīng)平均功率，脈沖尖峰反應(yīng)峰值功率，具有:
(1)利用中心含有直徑為0.5mm至5mm圓孔或有效通光孔徑為0.5mm至5mm的小孔45度全反鏡，分配透過小孔調(diào)Q產(chǎn)生峰值和小孔周圍反射回介質(zhì)中振蕩產(chǎn)生平均功率的比例，同時(shí)產(chǎn)生高平均功率與高峰值功率；
(2)利用偏振分光器件，可以把激光分為偏振態(tài)相互垂直的兩路，一條支路自由振蕩提供平均功率，另一條支路在小功率情況下調(diào)Q輸出高峰值功率，兩諧振腔共輸出鏡輸出；
(3)利用本發(fā)明激光器產(chǎn)生的高峰值功率高平均功率的階梯型脈沖光源，在打孔，切割等激光加工應(yīng)用中具有更高的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:采用空間分光方式產(chǎn)生兩路激光，公用一個(gè)輸出鏡實(shí)現(xiàn)合束輸出；有兩種分光方式:第一種是單路分光，米用中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反鏡進(jìn)行分光,光路上依次為第一全反鏡、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的第二全反鏡、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，在一條光路上實(shí)現(xiàn)分光，光束通過帶中心圓孔的第二全反鏡后分光，一部分低階模通過中心孔后經(jīng)過調(diào)Q器件，另一部分高階模在中心孔的外圍反射回增益介質(zhì)中振蕩輸出；第二種是雙路分光，通過中心設(shè)有有效通光孔徑為0.5mm?5mm圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡分光,主光路上依次為第一全反鏡、調(diào)Q器件、中心帶圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡、激光增益介質(zhì)和輸出鏡，分光路上設(shè)有第二全反鏡，利用分光器件產(chǎn)生兩路光束，一路提供高平均功率，另一路產(chǎn)生高峰值功率后共輸出鏡輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:在激光器光路上依次為全反鏡I (I)、調(diào)Q器件(2)、全反鏡II (3)、激光增益介質(zhì)(4)和輸出鏡(5)，在全反鏡II (3)的中心設(shè)有直徑為0.5mm?5mm圓孔；共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器為一條光路，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，即由:全反鏡I (I)、調(diào)Q器件(2)、激光增益介質(zhì)(4)和輸出鏡(5)構(gòu)成的第一諧振腔，及由:全反鏡II (3)、激光增益介質(zhì)(4)和輸出鏡(5)構(gòu)成的第二諧振腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:采用中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡(7)實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、調(diào)Q器件(2)、中心帶圓孔的45度全反鏡II (3)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡111(6)、中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡(7)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:采用中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡(7)實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、中心帶圓孔的45度全反鏡II (3)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡111(6)、調(diào)Q器件(2)、中心設(shè)有圓孔的45度反射鏡根據(jù)權(quán)利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:7、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:設(shè)有兩個(gè)諧振腔，采用布儒斯特分光鏡(8)實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、調(diào)Q器件(2)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡III (6)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調(diào)Q激光器，其特征在于:采用布儒斯特分光鏡(8)實(shí)現(xiàn)分光振蕩共鏡輸出，設(shè)有兩個(gè)諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡III (6)、調(diào)Q器件(7)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(zhì)(4)及輸出鏡(5)組成。
【文檔編號(hào)】H01S3/08GK103996963SQ201410252857
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】朱曉, 朱廣志, 朱長虹, 王海林, 郭飛, 齊麗君 申請(qǐng)人:鞍山華科大激光科技有限公司, 華中科技大學(xué)