[发明专利]VECSEL泵浦固态激光器

说明书

技术领域

本发明涉及由固态激光器构成的固态激光系统，所述固态激光器由垂直扩展腔表面发射激光器(VECSEL)光学泵浦，所述VECSEL包括扩展腔镜，并且所述固态激光器包括设置在由两个腔镜组成的激光腔内的固态激光介质，所述腔镜中的第一个被设计成所述固态激光器的外耦合镜并且所述腔镜中的第二个被形成以便允许通过所述第二个腔镜光学泵浦所述固态激光介质。

背景技术

目前，二极管泵浦固态激光器(DPSSL)被广泛使用。边缘发射激光二极管的辐射用来泵浦单独的谐振腔中的固态激光晶体。这样的二极管泵浦固态激光器的效率通常受限于边缘发射二极管的发射特性，其需要复杂的光学器件(optics)以便对快和慢轴上的发射进行准直并且匹配固态激光器的模式。

为了克服复杂准直光学器件的缺陷，已知的是使用VECSEL泵浦固态激光器。US2006/0153261A1公开了这种用于产生620nm的固态激光辐射的固态激光系统。掺杂了Eu³⁺的固态激光介质通过形成固态激光器的激光腔的腔镜之一而被泵浦。在VECSEL与固态激光器之间使用了透镜以便通过谐振腔镜将泵浦束聚焦到固态激光介质中。由于与边缘发射激光二极管形成对照，VECSEL提供了旋转对称的束分布(beam profile)，因而有利于VECSEL与固态激光器之间的模式匹配并且从而允许实现更好的从泵浦辐射到固态激光器的发射的转换效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有VECSEL泵浦固态激光器的固态激光系统，其中进一步提高了转换效率。

这个目的是利用如权利要求1所限定的固态激光系统来实现的。提出的固态激光系统的有利实施例在从属权利要求中进行限定或者在本说明书的后续部分中加以描述。

提出的固态激光系统由固态激光器构成，该固态激光器由垂直扩展腔表面发射激光器(VECSEL)光学泵浦。固态激光器包括设置在由两个谐振腔镜组成的激光腔内的固态激光介质。所述腔镜中的第一个被设计成固态激光器的外耦合镜，即该镜允许以一定百分比的透射率透射固态激光介质产生的激光辐射。所述腔镜中的第二个被形成以便允许通过该第二个腔镜光学泵浦所述固态激光介质。该第二个腔镜因此被设计成对固态激光器的激光辐射高反射，但是允许在高的程度上透射VECSEL产生的泵浦辐射的激光波长。依照本发明的固态激光系统的特征在于，VECSEL的扩展镜由固态激光器的谐振腔镜之一构成。

这意味着VECSEL的部件之一与固态激光器的部件之一共享，导致固体激光系统的较高的集成。由于具有共享的部件的这种较高的集成，因而实现了改进的模式匹配，这导致转换效率显著增大。

在提出的固态激光系统中，扩展腔镜可以由固态激光器的第一个腔镜组成或者由固态激光器的第二个腔镜组成。如果扩展腔镜由固态激光器的第二个腔镜组成，该第二个腔镜为对泵浦辐射部分透射的镜，那么VECSEL的扩展腔和固态激光器的谐振腔被设置成背靠背，从而共享一个镜部件。

如果同样为VECSEL的扩展腔镜的固态激光腔的第二个腔镜直接附接到固态激光器的固态激光介质的端面，那么可以进一步提高所述构造的紧凑性。该激光介质通常由掺杂的激光晶体或者具有抛光端面的掺杂玻璃体构成。作为优选的可替换方案，第二个腔镜和扩展腔镜由固态激光介质的上述端面上的适当电介质涂层，特别是多层涂层构成。这避免了使用必须附接到该端面的任何另外的衬底。

此外，固态激光腔的第一个腔镜可以由固态激光介质的相对端面上的适当涂层形成。这导致由其两个端面上具有适当涂层的固态激光介质组成的固态激光器，所述涂层形成该固态激光器的两个谐振腔镜。承载第一个腔镜的端面优选地为凸形以便形成凸状第一腔镜。

在另一实施例中，固态激光器设置在VECSEL的扩展腔内部。在该实施例中，VECSEL的扩展镜也构成固态激光器的第一个腔镜。固态激光器的第二个腔镜设置在VECSEL的扩展腔内部并且被设计成对VECSEL的泵浦辐射高透射。

适合同时构成VECSEL的扩展腔镜的固态激光器的第一个和第二个谐振腔镜的设计是可能的，这归因于VECSEL和固态激光器的不同波长。对于不同波长的适当的反射率和透射率可以通过本领域中已知的适当多层涂层设计来实现。