一種用于2.79μm有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，具體是一種用于2.79 μ m有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]2.79 μπι波長(zhǎng)的YSGG鉺激光在生物醫(yī)療、科研、軍事等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。由于水和羥基磷灰石對(duì)該波長(zhǎng)激光的有效吸收，可將其用于眼角膜、牙齒和骨骼等組織的精準(zhǔn)切削或消融，納秒級(jí)的窄脈沖能極大地減小激光對(duì)周圍組織的熱損傷，并提高切削精度，是一種精準(zhǔn)切削或消融的理想醫(yī)用激光源。此外，高峰值功率、高脈沖能量的2.79 μπι脈沖激光還能用作光學(xué)參量振蕩器的栗浦源，以獲得足夠強(qiáng)的3-12 μπι的中紅外激光，在遠(yuǎn)距離大氣探測(cè)、毒氣檢測(cè)、光電對(duì)抗等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。因此，發(fā)展2.79 μ m窄脈沖、高能量的激光技術(shù)和激光器具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]納秒脈沖激光需要通過(guò)調(diào)Q技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，2.79 μ m波長(zhǎng)激光調(diào)Q主要有電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q、FTIR調(diào)Q、飽和吸收體調(diào)Q等方法。在精確操控和探測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的高能量激光器中，電光Q開關(guān)憑借其效率高、開關(guān)速度快、穩(wěn)定可控等優(yōu)勢(shì)發(fā)揮著不可替代的作用。合適的紅外電光晶體是Q開關(guān)的關(guān)鍵，優(yōu)良的Q開關(guān)晶體在工作波長(zhǎng)應(yīng)該具有透光性好、損傷閾值高、物化性能穩(wěn)定、不易潮解等特點(diǎn)?？茖W(xué)家已經(jīng)研制出幾種優(yōu)良性能2-3 μ m近紅外電光晶體，由于鈮酸鋰晶體(LN)的電光系數(shù)大，所需的四分之一波電壓小。
[0004]以往閃光燈栗浦系統(tǒng)存在熱效應(yīng)嚴(yán)重，轉(zhuǎn)換效率低，難以獲得高重頻高能量的激光輸出的問(wèn)題，無(wú)法滿足需求。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種用于2.79 μπι有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)閃光燈栗浦系統(tǒng)存在熱效應(yīng)嚴(yán)重、轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種用于2.79 μπι有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括周圍環(huán)繞有半導(dǎo)體栗浦模塊的激光棒，激光棒前端前方設(shè)有輸出腔片，還包括激光電源、退壓調(diào)Q高壓模塊、兩組調(diào)Q晶體、起偏器，所述調(diào)Q晶體為長(zhǎng)方體狀的鈮酸鋰晶體，鈮酸鋰晶體經(jīng)Χ-Υ-Ζ方向切割形成LN電光的調(diào)Q晶體，且調(diào)Q晶體的X軸方向加電場(chǎng)、沿Ζ軸方向通光，其中第一組調(diào)Q晶體的Ζ軸與激光棒中心軸同軸，第一組調(diào)Q晶體的前端與激光棒后端相對(duì)，且第一組調(diào)Q晶體的后端后方設(shè)有全反腔片，所述起偏器設(shè)在激光棒后端與第一組調(diào)Q晶體前端之間，第二組調(diào)Q晶體設(shè)置在起偏器一側(cè)，且第二組調(diào)Q晶體Ζ軸一端傾斜對(duì)準(zhǔn)起偏器，第二組調(diào)Q晶體Ζ軸另一端外亦設(shè)有全反腔片，由兩組調(diào)Q晶體和起偏器構(gòu)成電光Q開關(guān)，兩組調(diào)Q晶體分別與退壓調(diào)Q高壓模塊連接，由退壓調(diào)Q高壓模塊分別向兩組調(diào)Q晶體施加電場(chǎng)，所述激光電源分別供電至退壓調(diào)Q高壓模塊、半導(dǎo)體栗浦模塊；
激光電源向半導(dǎo)體栗浦模塊提供能量，半導(dǎo)體栗浦模塊產(chǎn)生栗浦光，栗浦光進(jìn)入激光棒內(nèi)進(jìn)行栗浦產(chǎn)生高脈沖激光，在激光棒前端高脈沖激光經(jīng)過(guò)輸出腔片出射，在激光棒后端高脈沖激光經(jīng)過(guò)電光調(diào)Q開關(guān)調(diào)Q后，再經(jīng)過(guò)全反腔片反射后依次經(jīng)過(guò)激光棒、輸出腔片出射。
[0007]所述的一種用于2.79 μπι有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括激光水冷系統(tǒng)，所述激光水冷系統(tǒng)分別通過(guò)管路與激光棒、半導(dǎo)體栗浦模塊連接，所述激光電源供電至激光水冷系統(tǒng)，由激光水冷系統(tǒng)向激光棒、半導(dǎo)體栗浦模塊提供恒溫冷卻水。
[0008]所述的一種用于2.79 μ m有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述激光棒采用Er:YSGG激光晶體，激光棒的前、后端端面分別鍍2.79 μπι增透膜。
[0009]所述的一種用于2.79 μ m有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述全反腔片的朝向激光棒前端的一面鍍2.79 μπι全反膜，輸出腔片的朝向激光棒前端的一面鍍80%反射膜，輸出腔片的朝向激光棒后端的一面鍍2.79 μ m增透膜。
[0010]所述的一種用于2.79 μ m有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述調(diào)Q晶體的兩Y-Z面分別鍍金作為電極，保證了電場(chǎng)的均勻性，調(diào)Q晶體的雙X-Y面分別鍍2.79 μ m增透膜。
[0011]本發(fā)明采用的半導(dǎo)體栗浦Er: YSGG晶體將大大減小激光器的熱效應(yīng)，提高轉(zhuǎn)換效率和重復(fù)頻率，可獲得高能量和高光束質(zhì)量的2.79 μπι激光輸出。
[0012]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為:
(1)本發(fā)明采用半導(dǎo)體側(cè)面栗浦電光調(diào)Q Er:YSGG激光，產(chǎn)生脈沖激光。利用半導(dǎo)體栗浦系統(tǒng)以獲得高脈沖能量激光，在調(diào)Q模式下有利于獲得高重頻、高能量、窄脈寬的調(diào)Q激光。
[0013](2)本發(fā)明采用退壓式Q開關(guān)，調(diào)Q晶體選用鈮酸鋰(LN)晶體，該晶體不潮解、物理化學(xué)性能穩(wěn)定，在2.79 μπι波長(zhǎng)的透光性好，電光系數(shù)大，具有其它調(diào)Q晶體無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，保證中紅外脈沖激光器輸出能量大、脈沖短、光束質(zhì)量好，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定可靠。
[0014](3)本發(fā)明調(diào)Q晶體采用鈮酸鋰(LN)晶體，為減小四分之一波電壓，將X-Y-Ζ方向切割的LGS電光調(diào)Q晶體設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方體，在晶體X軸方向加橫向電場(chǎng)(電場(chǎng)方向與光路垂直)，兩Υ-Ζ面鍍金作為電極保證了電場(chǎng)的均勻性，沿Ζ軸方向通光，雙Χ-Υ面鍍2.79 μ m增透膜，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。
[0015](4)本發(fā)明使用起偏器分離P光和S光，使P光和S光分別在兩支路中形成振蕩，以有效地補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)，解決了高能量栗浦時(shí)熱退偏問(wèn)題，使得輸出的激光光斑模式好，能量分布均勻。
[0016](5)本發(fā)明中鈮酸鋰晶體的加電場(chǎng)的Y-Z兩對(duì)應(yīng)平行側(cè)面上鍍有金膜，使其上加有的橫向電場(chǎng)更均勻，調(diào)Q的效果也更佳。
[0017](6)本發(fā)明中水冷系統(tǒng)的循環(huán)回路中優(yōu)選串接去離子凈化過(guò)濾器，保證了水冷卻部件冷卻溫度的穩(wěn)定性。
[0018](7)本發(fā)明采用半導(dǎo)體栗浦Er:YSGG，將大大減小激光器的熱效應(yīng)，提高轉(zhuǎn)換效率和重復(fù)頻率，可獲得高能量和高光束質(zhì)量的2.79 μπι激光輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見圖1所示，一種用于2.79 μπι有效補(bǔ)償熱退偏效應(yīng)的激光器結(jié)構(gòu)，包括周圍環(huán)繞有半導(dǎo)體栗浦模塊4的激光棒5，激光棒5前端前方設(shè)有輸出腔片6，還包括激光電源8、退壓調(diào)Q高壓模塊7、兩組調(diào)Q晶體21和22、起偏器3，調(diào)Q晶體21和22為長(zhǎng)方體狀的鈮酸鋰晶體，鈮酸鋰晶體經(jīng)X-Y-Ζ方向切割形成LN電光的調(diào)Q晶體，且調(diào)Q晶體的X軸方向加電場(chǎng)、沿Ζ軸方向通光，其中第一組調(diào)Q晶體21的Ζ軸與激光棒5中心軸同軸，第一組調(diào)Q晶體21的前端與激光棒5后端相對(duì)，且第一組調(diào)Q晶體21的后端后方設(shè)有全反腔片11，起偏器3設(shè)在激光棒5后端與第一組調(diào)Q晶體21前端之間，第二組調(diào)Q晶體22設(shè)置在起偏器3 —側(cè)，且第二組調(diào)Q晶體22Ζ軸一端傾斜對(duì)準(zhǔn)起偏器3，第二組調(diào)Q晶體22Ζ軸另一端外亦設(shè)有全反腔片12，由兩組調(diào)Q晶體21、22和起偏器3構(gòu)成電光Q開關(guān)，兩組調(diào)Q晶體21,22分別與退壓調(diào)Q高壓模塊7連接，由退壓調(diào)Q高壓模塊7分別向兩組調(diào)Q晶體21、22施加電場(chǎng)，激光電源8分別供電至退壓