一種窄脈寬激光器制造技術

本發明專利技術屬于激光技術領域，涉及一種窄脈寬激光器，包括沿光傳播方向依次設置的泵浦模塊(1)、泵浦光耦合裝置(2)和諧振腔，所述諧振腔包括：在光傳播方向上依次設置的二向色鏡(3)、激光增益介質(4)、主動調Q元件(6)和輸出鏡(7)，以及作為諧振腔端鏡的被動調Q元件(8)，其設置在所述光傳播方向反向入射二向色鏡時的反射光方向上；所述諧振腔還包括小孔光闌(5)，其設置在激光增益介質(4)和主動調Q元件(6)之間。本發明專利技術實現了窄脈寬激光脈沖輸出，而且脈沖的重復頻率穩定，光束質量好。

【技術實現步驟摘要】
一種窄脈寬激光器
本專利技術屬于激光
，尤其涉及一種窄脈寬激光器。
技術介紹
隨著激光行業的迅速發展，窄脈寬，高峰值功率，高單脈沖能量成為激光技術的發 展方向，窄脈寬激光器在激光材料加工，激光測量，非線性光學，遠程探測等領域具有廣闊 的應用前景。在激光材料加工過程中，客戶加工要求的提高和熱效應對熱敏感材料造成的 損傷，都對激光脈沖的寬度提出了更高的要求。 目前，脈沖激光主要通過激光調Q技術和激光鎖模技術來實現，激光鎖模技術結 構復雜，而且后續需要通過脈沖選擇和激光放大來實現窄脈寬，高能量的脈沖輸出，成本 高，體積大。激光調Q技術主要包括聲光調Q，電光調Q和被動調Q。其中，聲光調Q技術實 現的脈沖寬度大多為幾十納秒，電光調Q技術雖能實現亞納秒的脈沖輸出，然而其需要高 電壓來驅動，價格昂貴。現有技術中采用電光調Q技術實現了亞納秒的脈沖輸出，其優點是 實現了穩定的窄脈沖輸出，但其缺點是，電光Q開關和驅動電源價格高，不利于成本控制， 而且驅動電源輸出高電壓，也不利于操作安全。
技術實現思路
本專利技術實施例的目的在于提供一種窄脈寬激光器，能夠實現穩定的窄脈沖輸出。 本專利技術實施例是這樣實現的： -種窄脈寬激光器，包括沿光傳播方向依次設置的泵浦模塊、泵浦光耦合裝置和 諧振腔，所述諧振腔包括：在光傳播方向上依次設置的二向色鏡、激光增益介質、主動調Q 元件和輸出鏡，以及作為諧振腔端鏡的被動調Q元件，其設置在所述光傳播方向反向入射 二向色鏡時的反射光方向上。 其中，所述諧振腔還包括小孔光闌，其設置在激光增益介質和主動調Q元件之間。 其中，所述諧振腔的長度小于或等于30mm。 其中，所述二向色鏡為45度鏡，并且鍍制泵浦光增透膜和激光波長對應的高反 膜。 其中，入射至激光增益介質中心的泵浦光的光斑半徑大于等于50um，小于等于 200um〇 其中，所述激光增益介質為 Nd:YV04、Nd:YAG、Nd:GV04、Nd:YLF、Yb:YAG 或 Nd:Glass 中的一種。 其中，所述主動調Q元件為聲光調Q開關。 其中，所述被動調Q元件為半導體可飽和吸收鏡，其是將高反鏡和半導體可飽和 吸收體結合在一起，底層為高反鏡。 其中，所述小孔光闌的尺寸大小為0. 2mm至1mm。 其中，所述輸出鏡的透過率大于等于50%，小于等于80%。 本專利技術實施例通過在諧振腔中加入主動調Q元件與被動調Q元件，共同完成對諧 振腔內Q值的調節，并形成L型腔，縮短了激光諧振腔的長度，實現了窄脈寬激光脈沖輸 出，而且脈沖的重復頻率穩定；通過在激光諧振腔內插入小孔光闌，使得激光器一直在基模 狀態下運行，保證了光束質量；激光器結構緊湊，整個激光諧振腔的長度只有30mm或者更 短，成本低，生產工藝簡單，易于模塊化生產。 【附圖說明】 圖1是本專利技術實施例的激光器原理示意圖； 圖2是本專利技術實施例中獲得的脈寬為2ns的脈沖波形圖； 圖3是本專利技術實施例的激光器輸出功率隨泵浦功率變化的關系圖； 圖4是本專利技術實施例的激光器脈沖寬度隨泵浦功率變化的關系圖； 圖5是本專利技術實施例的激光器脈沖寬度隨脈沖重復頻率變化的關系圖。 【具體實施方式】 為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并 不用于限定本專利技術。 以下結合具體實施例對本專利技術的具體實現進行詳細描述： 如圖1所示，本專利技術實施例中的激光器包括在光傳播方向上依次設置的輸出功率 可調的泵浦模塊1，泵浦光耦合裝置2和諧振腔，其中諧振腔包括二向色鏡3、激光增益介質 4、小孔光闌5、主動調Q兀件6、輸出鏡7和被動調Q兀件8,腔內在激光傳播方向上依次設 置二向色鏡3、激光增益介質4、小孔光闌5、主動調Q兀件6和輸出鏡7,在光傳播方向反向 入射二向色鏡3時的反射光方向上設置被動調Q元件8 ;泵浦模塊1產生泵浦光并通過泵 浦光耦合裝置2,經二向色鏡3作用在激光增益介質4上，激光增益介質4通過受激輻射產 生信號光，信號光經過小孔光闌5、主動調Q兀件6和輸出鏡7,輸出鏡7對信號光部分反射 部分透射，被輸出鏡7反射的信號光依次通過主動調Q元件6、小孔光闌5、激光增益介質4、 二向色鏡7和被動調Q元件8,被動調Q元件8又將信號光反射回諧振腔，信號光按此路線 不斷的在諧振腔內振蕩放大并不斷的輸出激光。 其中，諧振腔為L型腔，整個諧振腔的長度小于或等于30mm ;上述的泵浦模塊 1米用光纖I禹合輸出的半導體激光器，輸出功率可調。光纖芯徑為200um ;上述的二向色 鏡3為45度鏡，并且鍍制泵浦光增透膜和激光波長對應的高反膜；上述的激光增益介質為 Nd:YV04、Nd:YAG、Nd:GV04、Nd:YLF、Yb:YAG 或 NchGlass 中的一種；上述的主動調 Q 元件 6 為聲光調Q開關；上述的被動調Q元件8為半導體可飽和吸收鏡，其是將高反鏡和半導體可 飽和吸收體結合在一起，底層為高反鏡；上述的小孔光闌5尺寸大于等于0. 2mm，且小于等 于Imm ;上述的輸出鏡7的采用高透過率的輸出鏡，激光透過率大于等于50%，且小于等于 80%。 本專利技術基于以下原理：聲光Q開關由聲光介質，電聲換能器，吸聲材料和驅動電源 組成。在激光諧振腔內插入聲光Q開關，當在聲光Q開關換能器上加高頻信號時，所形成的 超聲波振動使聲光介質的折射率發生變化，形成等效的相位光柵，當光束通過聲光介質 時，便產生布拉格衍射，使得光波偏離出腔外，從而使諧振腔處于高損耗低Q值狀態，不能 產生振蕩，Q開關將激光關斷。當高頻信號的作用突然停止時，聲光介質中的超聲場消失， 諧振腔變為低損耗高Q值狀態，產生激光振蕩，相當于Q開關將激光打開，諧振腔Q值交 替變化一次，就使得激光器輸出一個調Q脈沖。而被動調Q開關是利用某些非線性飽和吸 收介質本身的特性來自動改變激光諧振腔Q值。當激光剛剛運轉時，由于可飽和吸收體的 吸收作用使得激光諧振腔處于高損耗低Q值狀態，當吸收體飽和時，其吸收光的能力下降， 此時諧振腔的損耗降低Q值升高，并輸出調Q脈沖。僅僅采用單一的聲光調Q技術，輸出脈 沖的重復頻率穩定，且連續可調，但輸出的調Q脈沖的脈沖寬度較寬，受限于聲波通過光束 的渡越時間；而僅僅采用被動調Q技術，可以獲得較短的脈沖寬度，但輸出脈沖的重復頻率 不穩定。本專利技術采用主被動雙調Q技術，集主動調Q和被動調Q技術各自的優勢于一體，優 化諧振腔的參數，如諧振腔的長度，激光輸出鏡的透過率，泵浦效率等，獲得了脈沖寬度最 窄為2ns的脈沖輸出，不僅實現了窄脈寬激光脈沖輸出，而且脈沖的重復頻率穩定。 根據激光調Q理論，激光的脈沖寬度為：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種窄脈寬激光器，包括沿光傳播方向依次設置的泵浦模塊、泵浦光耦合裝置和諧振腔，其特征在于，所述諧振腔包括：在光傳播方向上依次設置的二向色鏡、激光增益介質、主動調Q元件和輸出鏡，以及作為諧振腔端鏡的被動調Q元件，其設置在所述光傳播方向反向入射二向色鏡時的反射光方向上。

【技術特征摘要】
1. 一種窄脈寬激光器，包括沿光傳播方向依次設置的泵浦模塊、泵浦光耦合裝置和諧 振腔，其特征在于，所述諧振腔包括： 在光傳播方向上依次設置的二向色鏡、激光增益介質、主動調Q元件和輸出鏡，以及作 為諧振腔端鏡的被動調Q兀件，其設置在所述光傳播方向反向入射二向色鏡時的反射光方 向上。2. 根據權利要求1所述的一種窄脈寬激光器，其特征在于：所述諧振腔還包括小孔光 闌，其設置在激光增益介質和主動調Q元件之間。3. 根據權利要求1或2所述的一種激光器，其特征在于：所述諧振腔的長度小于或等 于 30mm。4. 根據權利要求1或2所述的一種窄脈寬激光器，其特征在于：所述二向色鏡為45度 鏡，并且鍍制泵浦光增透膜和激光波長對應的高反膜。5. 根據權利要求1或2所述的一種窄脈寬激光器，其特征在于：入射至激光增益介質 中心的泵浦光...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陽其國，金艷麗，呂啟濤，高云峰，
申請(專利權)人：大族激光科技產業集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44