專利名稱：一種脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脈沖激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過被動調(diào)Q實(shí)現(xiàn)脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器。
背景技術(shù)：
激光技術(shù)正在迅猛的發(fā)展，越來越多地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，從軍用到民用，從科研到教學(xué)，從工業(yè)到農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有越來越多的激光器的身影。在激光器應(yīng)用越來越廣泛的同時(shí)，對激光器的性能的多樣性，可靠性，工程化，穩(wěn)定性，操作的方便性都提出了越來越高的要求。在某些應(yīng)用場合，需要激光器脈沖式工作，并且要求脈寬能夠調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有的脈沖激光器大都是單一脈寬的激光器。而目前提出的一些脈寬可調(diào)節(jié)的方案主要有以下三種，這三種方案都有很大的不足，下面加以說明。第一種是在激光器諧振腔外通過斬波開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，該調(diào)節(jié)脈寬的方案具有以下不足首先，該方案只能實(shí)現(xiàn)在原有的激光諧振腔輸出脈寬的前提下，向短脈寬斬波而不能向長脈寬方向發(fā)展，即脈寬只能變短，不能變長；其次，斬波方法調(diào)節(jié)脈寬伴隨著的是能量的損失。例如，把IOOns的激光脈沖輸出變?yōu)镮Ons的脈沖輸出，就要浪費(fèi)90%的能量。這部分的能量通過偏振片發(fā)射回諧振腔內(nèi)，會影響整機(jī)的穩(wěn)定；再有，斬波的效果很大程度上依賴于普克爾盒驅(qū)動電源，該電源不僅要實(shí)現(xiàn)與振蕩級輸出脈沖的延時(shí)同步，而且還要保證上升沿和下降沿的速度足夠快，從而很大程度上提高了整機(jī)的復(fù)雜性，降低了可靠性，并增加了成本。第二種調(diào)節(jié)脈寬的方法是由SBS雙極相位共軛鏡來實(shí)現(xiàn)的，如“實(shí)用新型專利號 95212767. 9，專利名稱脈寬可調(diào)諧YAG激光器”中公開的技術(shù)方案，但該方案是通過移動 SBS池之間的距離來實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)諧，不利于工程化，并且該方案靠反射回來的放大光從諧振腔內(nèi)倒空，從而對振蕩級和放大級的激光棒和各個光學(xué)元件的鍍膜水平要求較高，否則容易引起自激；并且該方案靠四分之一波片和偏振棱鏡實(shí)現(xiàn)激光輸出，在大能量或大功率工作時(shí)，振蕩級和放大級的激光棒退偏會比較嚴(yán)重，從而使放大的光有相當(dāng)一部分不能被倒出腔外，干擾振蕩級，破壞工作脈沖的穩(wěn)定。第三種調(diào)節(jié)脈寬的方法如“發(fā)明專利申請?zhí)?00610087131. 3，專利名稱一種能夠調(diào)節(jié)脈寬的激光器”中公布的技術(shù)方案。該方案是通過移動全反射鏡，改變激光諧振腔長度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)脈沖寬度的。由于激光諧振腔對平行度的要求比較高，該方案需要在移臺上進(jìn)行操作，因此，整個系統(tǒng)比較龐大，操作起來也比較繁瑣，成本較高，不利于產(chǎn)品化推廣。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種通過被動調(diào)Q實(shí)現(xiàn)脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的可調(diào)脈寬激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，成本較高，不利于產(chǎn)品化的缺點(diǎn)，提出了一種結(jié)構(gòu)非常簡單，操作方便，成本低，有利于做成實(shí)際產(chǎn)品的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器。(二)技術(shù)方案為達(dá)到目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，該固體激光器包括依次按順序共光軸地設(shè)置在一條直線上的泵浦源1、光束耦合系統(tǒng)2、激光晶體3、調(diào)Q晶體4和輸出腔片5 ；其中，激光晶體3、調(diào)Q晶體4和輸出腔片5構(gòu)成諧振腔，激光晶體4是非各向同性晶體，調(diào)Q晶體5對激光具有偏振吸收的特性，通過轉(zhuǎn)動該調(diào)Q晶體5的方向?qū)崿F(xiàn)脈寬可調(diào)特性。上述方案中，所述泵浦源1是帶有熱沉的808nm半導(dǎo)體激光器。上述方案中，所述光束耦合系統(tǒng)2是一根光纖，或者是由透鏡組合成的系統(tǒng)，用于將泵浦源1發(fā)出的光耦合射入所述諧振腔中，提高泵浦光的轉(zhuǎn)換效率，降低固體激光器的閾值。上述方案中，所述激光晶體3的左側(cè)端面鍍有1064nm反射膜，作為諧振腔的一個腔片，或者單獨(dú)用一個平面鏡來作為諧振腔的一個腔片。上述方案中，所述激光晶體3是NchGdVO4晶體或NchYVO4晶體以及其它發(fā)出偏振激光的晶體。上述方案中，所述激光晶體3發(fā)出的激光是線偏振激光或橢圓偏振激光。上述方案中，所述調(diào)Q晶體4是Cr:YAG晶體或摻Cr4+的石榴石晶體，這些晶體對不同方向的偏振光的吸收率不同。上述方案中，所述輸出腔片5是一輸出鏡。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，NdiGdVO4晶體發(fā)出的激光具有橢圓偏振特性，而Cr:YAG晶體對激光具有偏振吸收的特性，對于不同偏振方向的激光具有不同的小信號透過率，從而可通過轉(zhuǎn)動Cr:YAG晶體實(shí)現(xiàn)脈寬可調(diào)特性。2、本發(fā)明提供的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，結(jié)構(gòu)簡單可靠，體積小，操作方便，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)，有利于做出實(shí)際的產(chǎn)品。


圖1本發(fā)明提供的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1是帶有熱沉的、峰值波長為808nm的半導(dǎo)體激光器，2是光束耦合系統(tǒng)，3是端面鍍有1064nm高反膜的激光晶體Nd:GdV04，4是調(diào)Q晶體Cr:YAG，5是凹面鍍有1064nm部分反射膜的輸出腔片。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1本發(fā)明提供的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖，該固體激光器包括依次按順序共光軸地設(shè)置在一條直線上的泵浦源1、光束耦合系統(tǒng)2、激光晶體3、調(diào)Q晶體4和輸出腔片5。其中，激光晶體3、調(diào)Q晶體4和輸出腔片5構(gòu)成諧振腔，激光晶體4是非各向同性晶體，調(diào)Q晶體5對激光具有偏振吸收的特性，通過轉(zhuǎn)動該調(diào)Q晶體5的方向?qū)崿F(xiàn)脈寬可調(diào)特性。泵浦源1是帶有熱沉的808nm半導(dǎo)體激光器，光束耦合系統(tǒng)2的作用是將泵浦源發(fā)出的光耦合射入諧振腔中，以提高泵浦光的轉(zhuǎn)換效率，降低固體激光器的閾值，其可以是一根簡單的光纖，也可以是由透鏡組合成的系統(tǒng)。激光晶體3的左側(cè)端面鍍有1064nm反射膜，作為諧振腔的一個腔片，也可以單獨(dú)用一個平面鏡來作為腔片。這里所述的激光晶體 NdiGdVO4是四方晶系結(jié)構(gòu)，其發(fā)出的光是橢圓偏振光。而作為調(diào)Q晶體4的晶體對偏振光有偏振吸收的特性，即對不同方向的偏振光的吸收率不同。這樣，對不同偏振方向的光，被動調(diào)Q固體激光器的小信號透過率不同，而小信號透過率的改變，也改變了輸出激光的脈沖寬度。在實(shí)際做成產(chǎn)品時(shí)，將泵浦源1、光束耦合系統(tǒng)2、激光晶體3、調(diào)Q晶體4和輸出腔片5放在金屬結(jié)構(gòu)中，使它們在同一軸線上。泵浦源1、光束耦合系統(tǒng)2、激光晶體3和輸出腔片5都固定住，這樣，實(shí)際產(chǎn)品操作起來就免調(diào)試，簡單方便。而調(diào)Q晶體4設(shè)計(jì)成可以旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)偏振光在調(diào)Q晶體中的方向，從而實(shí)現(xiàn)脈寬的可調(diào)節(jié)。另外，可以根據(jù)應(yīng)用中需要脈寬調(diào)節(jié)的范圍選擇不同的固體激光器結(jié)構(gòu)參數(shù)，如選擇不同的輸出腔片反射率，不同的調(diào)Q晶體摻雜，厚度等，都可以形成不同的脈沖寬度調(diào)節(jié)范圍的固體激光器。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，該固體激光器包括依次按順序共光軸地設(shè)置在一條直線上的泵浦源⑴、光束耦合系統(tǒng)O)、激光晶體⑶、調(diào)Q晶體⑷和輸出腔片(5)；其中，激光晶體(3)、調(diào)Q晶體(4)和輸出腔片(5)構(gòu)成諧振腔，激光晶體(4)是非各向同性晶體，調(diào)Q晶體( 對激光具有偏振吸收的特性，通過轉(zhuǎn)動該調(diào)Q晶體(5)的方向?qū)崿F(xiàn)脈寬可調(diào)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述泵浦源(1)是帶有熱沉的808nm半導(dǎo)體激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述光束耦合系統(tǒng) (2)是一根光纖，或者是由透鏡組合成的系統(tǒng)，用于將泵浦源(1)發(fā)出的光耦合射入所述諧振腔中，提高泵浦光的轉(zhuǎn)換效率，降低固體激光器的閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述激光晶體(3)的左側(cè)端面鍍有1064nm反射膜，作為諧振腔的一個腔片，或者單獨(dú)用一個平面鏡來作為諧振腔的一個腔片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述激光晶體(3)是 NdiGdVO4 晶體或 NchYVO4 晶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述激光晶體(3)發(fā)出的激光是線偏振激光或橢圓偏振激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述調(diào)Q晶體(4)是 CriYAG晶體或摻Cr4+的石榴石晶體，這些晶體對不同方向的偏振光的吸收率不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，其特征在于，所述輸出腔片(5)是一輸出鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，該固體激光器包括依次按順序共光軸地設(shè)置在一條直線上的泵浦源(1)、光束耦合系統(tǒng)(2)、激光晶體(3)、調(diào)Q晶體(4)和輸出腔片(5)；其中，激光晶體(3)、調(diào)Q晶體(4)和輸出腔片(5)構(gòu)成諧振腔，激光晶體(4)是非各向同性晶體，調(diào)Q晶體(5)對激光具有偏振吸收的特性，通過轉(zhuǎn)動該調(diào)Q晶體(5)的方向?qū)崿F(xiàn)脈寬可調(diào)特性。本發(fā)明提供的脈寬可調(diào)節(jié)的固體激光器，結(jié)構(gòu)簡單可靠，體積小，操作方便，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)，有利于做出實(shí)際的產(chǎn)品。
文檔編號H01S3/107GK102157897SQ20111006690
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者葉茂生, 趙柏秦 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所