一種新型的環行激光器制造技術

一種環行激光器，屬半導體激光泵浦的固體激光器，包括泵浦光整形系統和光學諧振腔，泵浦光整形系統由非球面透鏡１、１１和聚焦透鏡２、１２組成，光學諧振腔由輸入反射鏡３、８組成，光學諧振腔內依次放有四分之一波片４、激光增益介質５、布儒斯特片９、激光增益介質６、四分之一波片７，激光增益介質５、６為長度與摻雜物質濃度分別為１ｍｍ和Ｎｄ～１ａｔ．％的、離軸４７°切割的正單軸激光晶體Ｎｄ∶ＹＶＯ↓［４］，激光增益介質５、６以ｃ軸方向相向方式放置，四分之一波片４、７的光軸均與激光增益介質５、６的ｃ軸所成平面，即主截面成４５°夾角，有結構簡單、易于加工等優點，特別適于用來產生光強極為穩定的紅外激光輸出等領域。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種環行激光器，屬半導體激光泵浦的固體激光器。
技術介紹

技術介紹
中，有一種激光二極管泵浦的單塊非平面環行激光器，該激光器的環行諧振腔做在單塊NdYAG激光晶體內，除輸出耦合鏡外，其它三個反射面利用內全反射。但是，該激光器對所用激光晶體的精度要求高，加工困難。另一種用分離元件組成的環行激光器，如四鏡八字腔等。該激光器的缺點是體積龐大、結構復雜、難以對準和操作，光束瞄準穩定性欠佳。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術是推出一種環行激光器，該激光器對所用激光晶體的精度要求不高，易于加工，結構簡單，體積小巧，易于對準和操作，光束瞄準穩定性好。本專利技術通過采用以下技術方案使上述技術問題得到解決一種環行激光器，包括泵浦光整形系統和光學諧振腔，其特征在于，泵浦光整形系統由非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12組成，非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12鍍有增透膜@808nm，光學諧振腔由輸入反射鏡3、8組成，輸入反射鏡3、8是凹面鏡，表面3b、8b的曲率半徑為80mm，鍍有增透膜@808nm、全反膜@1064nm，表面3a、8a鍍有增透膜@808nm，光學諧振腔內依次放有四分之一波片4、激光增益介質5、布儒斯特片9、激光增益介質6、四分之一波片7，四分之一波片4、7的兩表面均鍍有增透膜@808nm & 1064nm，布儒斯特片9的表面9b鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質5、6為長度與摻雜物質濃度分別為1mm和Nd～1at.％的、離軸47°切割的正單軸激光晶體NdYVO4，表面5a和6b鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面5b和6a鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質5、6以c軸方向相向方式放置，四分之一波片4、7的光軸均與激光增益介質5、6的c軸所成平面，即主截面成45°夾角。現結合附圖說明本專利技術的工作原理。在圖1中，兩個激光二極管出射的泵浦光經非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12入射到光學諧振腔內。泵浦光進入激光增益介質5、6，由于NdYVO4的雙折射效應，產生的紅外光的兩個正交偏振分量在其內部以走離角ρ分離，走離角ρ可表示為ρ=Arctan(no2-ne2)tanθne2+no2tan2θ]]>其中，θ角為光束入射方向與激光晶體光軸的夾角，no和ne分別為尋常光和非常光在NdYVO4中的折射率。由上式知，當激光晶體NdYVO4的離軸切割的角度為47°時，紅外光有最大走離角5.8°。在主截面內，由泵浦光產生的1064nm紅外光中的尋常光，即偏振方向垂直于主截面的紅外光繼續沿著通光方向傳播，在激光增益介質5中沿著路徑②傳播，在激光增益介質6中沿著路徑④傳播；產生的1064nm紅外光中的非常光，即偏振方向平行于主截面的紅外光發生走離，在激光增益介質5中沿著路徑①傳播，在激光增益介質6中沿著路徑③傳播。由于采用雙向泵浦方式，所以光學諧振腔內激光增益介質5、6是等效(對稱)的。現以激光增益介質5為例，說明紅外光在光學諧振腔內逆時針方向環行。泵浦光入射到激光增益介質5上，產生的1064nm紅外光中的尋常光，即偏振方向垂直于主截面的紅外光繼續沿著通光方向，即路徑②傳播，接著，入射到布儒斯特片9的表面9a，一小部分光被反射后由路徑⑤輸出，另外的紅外光繼續沿通光方向向前傳播，接著，入射到激光增益介質6上，鑒于激光增益介質6的c軸方向正好與激光增益介質5的c軸方向相向，在激光增益介質5中的尋常光仍為尋常光，光的傳播方向不變，沿路徑④傳播，尋常光出射后遇到四分之一波片7，偏振方向變為圓偏振，圓偏振光經輸入反射鏡8反射后再次通過四分之一波片7，其偏振變為平行于主截面方向入射到激光增益介質6內，即變為非常光。此非常光將不再按照原來尋常光的路線傳播，而是偏離光學諧振腔的軸線，向上走離，沿路徑③傳播。接著，無損耗地通過布儒斯特片9后入射到激光增益介質5上，鑒于激光增益介質5的c軸方向正好與激光增益介質6的c軸方向相向，在激光增益介質6中的非常光仍為非常光，但此時，它向下走離，沿路徑①傳播。由于激光增益介質5與激光增益介質6的長度相同，非常光在激光增益介質5中向下的走離正好可以補償它在激光增益介質6中向上的走離，使非常光在到達激光增益介質5另一面時能回到泵浦光的入射點。然后，遇到第二塊四分之一波片4，經光學諧振腔中的輸入反射鏡3反射后，再次通過四分之一波片4，這樣一次來回后，紅外光變為偏振垂直于主截面的尋常光入射到激光增益介質5內，即回到原來的狀態。可見，通過兩塊四分之一波片4、7，由泵浦光泵浦產生的紅外光可以通過改變偏振態在光學諧振腔內朝逆時針方向環行。光學諧振腔內朝順時針方向環行的情況與朝逆時針方向環行的情況基本相同，但紅外光沿著路徑⑥輸出。在圖2中，表面5b和6a鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面5a和6b鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質5、6以c軸方向相背方式放置，紅外光在光學諧振腔內的傳播路徑與圖1所示的光學諧振腔內的大致相同，這里不再贅述。激光增益介質5與布儒斯特片9之間放有二分之一波片10，表面6a鍍有增透膜@808nm & 1064nm，表面6b鍍有增透膜@1064nm，激光增益介質5、6以c軸方向平行方式放置，二分之一波片10鍍有增透膜@1064nm，二分之一波片10的光軸與激光增益介質5、6的c軸所成平面，即主截面成45°夾角。如圖3所示。在圖3中，兩個激光二極管對光學諧振腔雙向泵浦，泵浦光經由非球面透鏡1、11和聚焦透鏡2、12組成的整形系統后入射到光學諧振腔內。由于采用雙向泵浦方式，所以光學諧振腔內激光增益介質5、6是等效(對稱)的。現以激光增益介質5為例，說明紅外光在光學諧振腔內逆時針方向環行。泵浦光入射到激光增益介質5上，產生的1064nm紅外光中的尋常光，即偏振方向垂直于主截面的紅外光繼續沿著通光方向，即路徑②傳播，接著，入射到二分之一波片10上，紅外光的偏振方向變為平行于主截面方向，無損耗地通過布儒斯特片9后入射到激光增益介質6上，鑒于激光增益介質6的c軸方向與激光增益介質5的c軸方向平行，經過二分之一波片10后改變為平行于主截面方向偏振的紅外光，在激光增益介質6內將沿著非常光的路徑，向上走離，即沿著路徑④傳播。此非常光出射后遇到四分之一波片7，偏振方向變為圓偏振，圓偏振的光經輸入反射鏡8反射后再次通過四分之一波片7，其偏振變為垂直于主截面方向入射到激光增益介質6內，即變為尋常光。此尋常光繼續沿著通光方向，即路徑③傳播，接著，入射到布儒斯特片9的表面9a，一小部分光被反射后由路徑⑥輸出，另外的紅外光繼續沿通光方向向前傳播。接著，再次入射到二分之一波片10上，紅外光的偏振方向變為平行于主截面方向入射到激光增益介質5內，即變為非常光。此非常光將不再按照原來尋常光的路線傳播，而是偏離光學諧振腔的軸線，向下走離，沿著路徑①傳播。由于激光增益介質5與激光增益介質6的長度相同，非常光在激光增益介質5中向下的走離正好可以補償它在激光增益介質6中向上的走離，使非常光在到達激光增益介質5另一面時能回到泵浦光的入射點。然后，遇到第二塊四分之一波片4，經輸入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環行激光器，包括泵浦光整形系統和光學諧振腔，其特征在于，泵浦光整形系統由非球面透鏡（１）、（１１）和聚焦透鏡（２）、（１２）組成，非球面透鏡（１）、（１１）和聚焦透鏡（２）、（１２）鍍有增透膜＠８０８ｎｍ，光學諧振腔由輸入反射鏡（３）、（８）組成，輸入反射鏡（３）、（８）是凹面鏡，表面（３ｂ）、（８ｂ）的曲率半徑為８０ｍｍ，鍍有增透膜＠８０８ｎｍ、全反膜＠１０６４ｎｍ，表面（３ａ）、（８ａ）鍍有增透膜＠８０８ｎｍ，光學諧振腔內依次放有四分之一波片（４）、激光增益介質（５）、布儒斯特片（９）、激光增益介質（６）、四分之一波片（７），四分之一波片（４）、（７）的兩表面均鍍有增透膜＠８０８ｎｍ＆１０６４ｎｍ，布儒斯特片（９）的表面（９ｂ）鍍有增透膜＠１０６４ｎｍ，激光增益介質（５）、（６）為長度與摻雜物質濃度分別為１ｍｍ和Ｎｄ～ｌａｔ．％的、離軸４７°切割的正單軸激光晶體Ｎｄ：ＹＶＯ↓［４］，表面（５ａ）和（６ｂ）鍍有增透膜＠８０８ｎｍ＆１０６４ｎｍ，表面（５ｂ）和（６ａ）鍍有增透膜＠１０６４ｎｍ，激光增益介質（５）、（６）以ｃ軸方向相向方式放置，四分之一波片（４）、（７）的光軸均與激光增益介質（５）、（６）的ｃ軸所成平面，即主截面成４５°夾角。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳燕萍，孫真榮，曾和平，
申請(專利權)人：華東師范大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]