[发明专利]一级谐振两级放大的千瓦级大功率脉冲Nd：YAG激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体激光器，特别是涉及一种工业用千瓦级大功率脉冲Nd:YAG激光器，属于激光器领域。

背景技术

目前应用于工业加工中的激光器主要是CO₂激光器和固体Nd:YAG激光器，固体Nd:YAG激光器具有输出能量大、峰值功率高、器件结构紧凑、便于光纤藕合、比CO₂气体激光器波长短、使用寿命长和单元技术成熟等优点，现已在工业激光材料加工、激光医学、激光化学、科学研究与发展以及国防军事等方面获得广泛的应用，形成了广阔的世界固体激光市场。

然而我国千瓦以上的工业化固体激光器全部依赖进口，极大地制约了我国先进制造业的发展。目前我国的激光设备生产企业主要生产50W-600W激光加工设备，工业大功率固体激光器研发相对滞后。除国内某大学采用多棒串接的方式研发出2kW的大功率连续固体激光器和国内某半导体所全固态光源实验室军用5KW固体激光器外，国内千瓦级工业大功率固体激光器的生产制造还没有实现。前述两种国内研发的固体激光器由于光束质量不够高，不能耦合进入光纤，只能硬光路进行传输，因此还只能在实验室中使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光束质量高、能柔性输出的千瓦级工业大功率固体激光器。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种一级谐振两级放大的千瓦级大功率脉冲Nd:YAG激光器，它采用一级谐振两级放大的三级MOPA系统结构和光纤柔性输出方式，它包括分别安装在底座上的激光准直系统、谐振级、一级放大级、二级放大级和柔性输出系统，所述的一级放大级位于谐振级输出端的中心线上；二级放大级位于一级放大级的一侧，且与一级放大级平行；所述柔性输出系统位于二级放大级的输出端；激光准直系统位于谐振级输入端的中心线上。

所述的谐振级由光学谐振腔、激光腔组成；一级放大级由一级激光腔、一级45°全反镜组成；二级放大级由二级激光腔、二级45°全反镜、激光器输出镜组成。

所述光学谐振腔采用平凹结构腔，由凹面全反镜和平面输出镜这两种光学镜片组成，两光学镜片以设定的间距相向放置；所述激光腔由聚光腔、激光晶体棒、两支泵浦氙灯、滤光管组成，激光腔放置在距离凹面全反镜具有一设定间距的谐振腔的中心线上，激光晶体棒放置在聚光腔的中心，其外套有滤光管，两支泵浦氙灯对称放置在激光晶体棒的两侧，聚光腔底部接有水冷装置。

所述一级激光腔由一级聚光腔、激光晶体棒、两支泵浦氙灯、滤光管组成，一级激光腔放置在距离谐振级平面输出镜为设定间距的谐振腔的中心线上，激光晶体棒放置在聚光腔的中心，其外套有滤光管，两支泵浦氙灯对称放置在激光晶体棒的两侧，聚光腔底部接有水冷装置；所述一级45°全反镜以距离一级激光腔输出端为一设定间距放置在谐振腔的中心线上。

所述二级激光腔由聚光腔、激光晶体棒、两支泵浦氙灯及滤光管组成，激光晶体棒放置在聚光腔的中心，其外套有滤光管，两支泵浦氙灯对称放置在晶体棒的两侧，聚光腔底部接有水冷装置；所述二级45°全反镜以距离二级激光腔输入端为一设定间距放置在二级激光腔的中心线上。

所述二级激光腔和一级激光腔以设定的间距平行且两端对齐的放置；激光器输出镜由两个45°全反镜组成，第一45°全反输出镜以距离二级激光腔输出端为设定的间距放置在二级激光腔的中心线上，第二45°全反输出镜以间距第一45°全反输出镜一设定的距离平行放置在二级激光腔中心线的垂线上。

所述柔性输出系统包括光纤耦合头和光纤，所述光纤耦合头放置在第二45°全反输出镜的输出端。

所述激光准直系统为He-Ne准直激光器，该He-Ne准直激光器以设定的距离放置在谐振级凹面全反镜的输入端的中心线上。

所述凹面全反镜为Φ2cm R＝4m凹面全反镜；所述平面输出镜为Φ2cm R＝∞ T＝60％的平面输出镜；所述凹面全反镜与平面输出镜以间距580mm的距离相向放置；所述聚光腔为双椭圆镀金聚光腔；所述激光晶体棒为Φ8mm×180mm掺杂浓度为0.8％的激光晶体棒；所述泵浦氙灯为Φ8mm×180mm的泵浦氙灯；所述激光腔放置在距离凹面全反镜为200mm的谐振腔的中心线上；