[发明专利]一种用于固体激光器的激光头装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体激光器，尤其涉及一种用于固体激光器的激光头装置，即一种泵浦光沿Z形光路侧面泵浦板条的激光头装置。

背景技术

传统的棒状激光器，由于径向的温度梯度，在大功率半导体激光列阵泵浦条件下，热透镜效应和双折射效应很明显，难以实现高光束质量高平均功率激光输出。为此，1969年美国通用公司提出了固体激光器的模型。固体激光器的激光介质为板条形状，一般为长方形薄片式结构，宽度与厚度之比大，被激发的激光在板条内部全内反射沿Z形光路传输。这种设计有利于消除一阶热透镜效应、应力双折射和退偏效应，能够在高平均功率激光输出时保持高光束质量。

目前，能够实现100KW激光器的公司Northrop Grumman采用了以上这种固体激光器。参见Northrop Grumman公司发表的文献Opt.lett.31，1247，2006，其高功率固体激光器的激光头装置，如图1所示。其中激光头选用板条状的键合Nd:YAG，该板条的端面与大面(“大面”指的是板条面积最大的一个表面，以及与之平行的另一个表面，通常将其作为泵浦光的入射面)成45度角，被整形为非常狭窄的锥状或平行光束的泵浦光从靠近板条端面的大面一侧准垂直入射，然后在端面上全内反射并沿板条长度方向传输，当入射到键合Nd:YAG时，Nd:YAG受激辐射产生激光，该激光在板条的两个相互平行的大面间全内反射，沿Z形光路传输，从端面输出。然而，该技术方案的不足之处在于，泵浦光需要整形为非常窄的准直的细长条形状，不仅整形难度很大，而且泵浦光功率密度很高，端面热效应严重，因此必须采用键合结构，然而键合技术难度不仅高，键合面还会存在散射损耗，从而影响激光光束质量。另外，泵浦光在激光介质中的吸收长度太长，必须选用很低掺杂浓度的晶体，这样会使晶体的掺杂浓度均匀性变差，进而导致泵浦的均匀性也差，影响输出光束质量。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服侧泵板条时激光头装置泵浦光吸收长度小、泵浦效率低的不足，提供一种改进的用于固体激光器的激光头装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明，提供一种用于固体激光器的激光头装置，包括板条状激光介质、泵浦源和设置在板条状激光介质大面外侧的两块相对的窗口玻璃板，其中由泵浦源产生的泵浦光通过所述窗口玻璃板照射到板条状激光介质，以使激光介质受激辐射并产生激光，其中：

所述泵浦光从所述两块窗口玻璃板中的至少一块窗口玻璃板的外侧经透射区域斜入射并穿过板条状激光介质，而后经所述两块窗口玻璃板中另一块的反射区域反射后再次穿过该板条状激光介质，由此使得所述泵浦光在两块窗口玻璃板之间实现反射以至少两次穿过该板条状激光介质，其中所述反射优选为全内反射，所述泵浦光入射角度优选在30-60度之间，更优选为45度。

在上述技术方案中，还包括泵光耦合器，其设置在泵浦光入射的窗口玻璃板的外侧，以使泵浦光通过泵光耦合器进入该窗口玻璃板。

在上述技术方案中，所述泵光耦合器的射出端面与泵浦光入射的窗口玻璃板相接合，入射端面与泵浦光入射轴线垂直。

在上述技术方案中，在所述窗口玻璃板内外表面的透射区域上镀增透膜。

在上述技术方案中，在所述窗口玻璃板内表面的反射区域上镀高反膜。

在上述技术方案中，所述板条状激光介质为矩形、平行四边形或梯形板条结构。

在上述技术方案中，所述板条状激光介质的大面上镀SiO₂薄膜。

在上述技术方案中，所述泵浦光为从同一窗口玻璃板外侧入射的多路光束，或从两块窗口玻璃板外侧入射的多路光束。

在上述技术方案中，在激光进入激光介质板条的区域和激光从板条输出的区域镀增透膜。

在上述技术方案中，还包括在靠近板条状激光介质端面的大面局部区域上设置的激光耦合装置，以使激光通过该激光耦合装置进入或射出激光介质板条。

在上述激光头装置中，还包括在板条状激光介质靠近端面的大面局部区域上设置的激光耦合装置，以使激光通过该激光耦合装置进入或射出激光介质板条。

与现有技术相比，本发明的优点在于：