[实用新型]直线腔大功率全固态激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其是指一种直线腔大功率全固态激光器。

背景技术

激光二极管（LD）泵浦技术的兴起，使最早出现并已有近四十年发展史的固体激光器重新焕发出勃勃生机。

高效、大功率的全固态激光器（DPL）是激光领域最重要的前沿课题之一，它兼备了半导体激光器和灯泵固体激光器的双重优点，具有体积小、效率高、稳定性好和寿命长等性能，成为近年来激光学科的重点发展方向之一，在科研、医疗、通讯和大屏幕彩色显示、工业加工、军事等领域有着广阔的应用前景并且有很大的市场潜力。

高功率全固态激光在物理学、化学、材料科学、生命科学、环境科学、能源科学等国民经济、前沿科学研究方面具有重要应用；在激光雷达、光电对抗等国家安全领域更有重大的应用潜力。为突破全固态激光器高功率化的发展瓶颈，解决全固态高功率激光的核心科学问题—“三高”（即高功率、高光束质量和高转换效率），迫切需要结合高平均功率、高峰功率等激光实验系统，开展激光材料、原理方案、关键技术等方面的基础研究，进一步发展光束时间、空间、频谱的控制技术。

国家“激光高技术及产业化”重大专项计划，鼓励国内在高功率激光设计理论、单元技术和系统研制方面具有优势的研究机构，开展高功率固体激光技术与应用的创新研究。

目前，大功率全固态激光器激光晶体主要有KTP晶体和LBO晶体，由于使用KTP晶体较难调试激光，市场上大功率全固态激光器主要使用LBO晶体。由LBO晶体的属性决定了激光腔体只能为折叠腔结构。由于折叠腔的腔体结构较长，激光透过的光学镜片较多，损失的功率较大，光转换效率低。

清华大学电子工程系梁喆等发表了文章《声光调Q全固态绿光激光器中的双控驱动电路》，研制出新型声光驱动器，能够同步控制声光Q开关和LD抽运源的工作时间，并具有10W以上的输出功率及15ns（1个声光驱动射频周期）内的调Q开关时间。应用该驱动器的全固态调Q绿光激光器的能耗减少50％以上，温升减少10℃以上，热稳定时间减少到22％，用1W的LD抽运，得到了脉宽14.5ns、峰值功率1kW的无寄生脉冲绿激光输出。

西北大学物理学系解慧明等发表了文章《双端抽运双Nd：YVO4连续绿光激光器》，为了提高半导体激光器抽运的全固态激光器的输出功率与光-光转换效率，设计并使用了双端抽运双Nd：YVO4绿光激光器。通过激光晶体温度场特性的研究以及依据光束的传输矩阵，分析了双激光晶体热透镜效应对于谐振腔稳定性的影响，设计了双端抽运双激光晶体折叠腔。在双端抽运双Nd：YVO4绿光激光器系统中，LBO晶体采用了Ⅰ类非临界相位匹配腔内倍频方式，当抽运光功率为26．56W时，获得了5．5W的稳定连续绿光输出，其光-光转换效率为20．7％。结果同时表明，在谐振腔内插入双激光增益介质，不仅可以提高激光器的光-光转换效率，而且两个激光晶体热透镜效应相互作用的结果可以增强谐振腔的稳定性。

然而，KTP晶体的热效应以及声光Q 开关关不住门从而大大限制了高功率绿光的输出，特别是在腔内倍频的谐振腔内，功率密度特别高，虽然这可以提高倍频效率，但是过高的功率密度导致倍频晶体更显著的热效应,致使倍频晶体相位失配，大大降低了倍频效率；另一方面，声光Q 开关关不断导致光外泄，降低效率。因此，现有的激光器的输出功率做到30W以内，难以满足生产加工使用的需求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光束质量好、输出功率大、效率高、寿命长的直线腔大功率全固态激光器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种直线腔大功率全固态激光器，包括输出镜、KTP晶体、谐波镜、侧泵模块、Q开关及后腔镜，所述输出镜、KTP晶体、谐波镜、侧泵模块、Q开关及后腔镜呈直线从左到右依次布置；所述侧泵模块包括侧面泵浦和激光晶体，该侧面泵浦为固态半导体二极管激光器；所述谐波镜的膜层设置于所述侧泵模块的激光晶体的左端面，输出镜的膜层设置于KTP晶体的左端面。

其中，所述侧泵模块的激光晶体的右侧面与Q开关的左侧面之间的距离为15mm～25 mm。

其中，所述KTP晶体的中段与所述侧泵模块的激光晶体的中段之间的距离为110mm～130 mm 。

其中，所述后腔镜的中段与所述侧泵模块的激光晶体的中段之间的距离为110mm～130 mm 。