[发明专利]10.6微米和1.064微米同轴复合腔双波长激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器，尤其是涉及一种10.6微米和1.064微米同轴复合腔双波长激光器。

背景技术

由二氧化碳(CO₂)气体激光器件产生的10.6微米波长激光器和掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)固体激光器产生的1.064微米波长激光器分别是两种最常用的单波长激光器，它们广泛应用于材料加工、医疗、通讯和测量等领域。独立的气体或固体激光器发射的单一波长能对结构简单的材料、组织、介质进行有效的加工处理。由于不同性质的材料对不同波长激光束的吸收率和反射率差别很大，采用的单一10.6微米波长或1.064微米波长激光存在明显的不足。

目前关于多波长输出的实现方式有以下几种：1、采用多波长金属蒸汽激光器系统，实现了单一输出激光束包含预定的多种波长；2、在倍频晶体KTP对Nd:YAG激光输出进行倍频实现双波长输出的基础上，采用KTP-OPO双晶体实现5～10微米连续可调激光器；3、采用光纤将多路不同波长激光耦合进一路输出实现多波长；4、采用掺饵技术实现光纤激光器多波长；5、采用单芯片上设计多通道不同波长半导体激光器等方法。

上述几种方法虽然可以实现单一设备获得双波长、多波长或连续可调波长，但是存在波长差小或结构复杂的缺点。多波长可以由独立的激光器采用外光路复合而成，但结构较复杂，耦合难度大。而采用同轴复合腔将环形全金属CO₂激光器和Nd:YAG激光器结合在一起，可以有效简化结构，该种方法目前还未见报道。

中国专利CN101483317公开一种半导体激光器的泵浦方式，采用的方法为半导体泵浦光源泵浦第一激光增益介质产生第一波长光，第一波长光被输出腔镜反射回第二激光增益介质并泵浦第二激光增益介质。所述的输出腔镜反射方式是在平面的输出腔镜镀第一波长光反射膜再通过一聚焦透镜反射回第二激光增益介质。或者，所述的输出腔镜反射方式是在凹面的输出腔镜镀第一波长光反射膜反射回第二激光增益介质。该发明采用同一泵浦源泵浦含有两种不同增益介质的复合腔而得到和频光，或两个独立腔输出双波长的激光器，由于去掉了一个泵浦源，因而其结构变得更为简单，紧凑。

中国专利CN101950919A公开一种全固态串联泵浦激光器，由两个谐振腔复合而成，第一谐振腔由第一反射镜、输出耦合镜构成，第一激光增益介质位于其中；第二谐振腔由第二反射镜、输出耦合镜构成，第二激光增益介质位于其中，并且，第二反射镜、第二激光增益介质位于第一激光增益介质与输出耦合镜之间；两个谐振腔共用一个输出耦合镜；一个泵浦源泵浦第一激光增益介质；和频晶体位于第二激光增益介质与输出耦合镜之间。该方案能够获得480～510nm波段相干辐射。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效简化结构、缩小器件尺寸、能稳定输出10.6微米和1.064微米两种波长，可有效对波长吸收系数差别较大的复合材质进行加工，对复杂的人体组织进行双波长激光联合治疗的10.6微米和1.064微米同轴复合腔双波长激光器。

本发明设有808nm LD泵浦光源、耦合光学系统、同轴复合腔、输出耦合器、RF泵浦电源、水泵和系统控制器；所述808nm LD泵浦光源的光纤输出端口接耦合光学系统的光纤输入端口，耦合光学系统的耦合输出光输入到同轴复合腔的耦合输入端口，同轴复合腔的输出激光照射在输出耦合器的窗口，RF泵浦电源的电极接同轴复合腔的RF激励电极，水泵的水输入端口接同轴复合腔的水输出端口，水泵的水输出端口接同轴复合腔的水输入端口，同轴复合腔的传感器输出端接系统控制器的信号输入端，系统控制器的LD泵浦光源功率控制输出端接808nm LD泵浦光源的控制信号输入端，系统控制器的RF电源功率控制输出端接RF泵浦电源的控制信号输入端，系统控制器的水泵开关信号输出端接水泵。

所述808nm LD泵浦光源采用光纤导引输出，其作用是为Nd:YAG激光器提供泵浦光源。808nm波长正处于Nd:YAG晶体的吸收峰，具有很高的光-光转换效率，频率更稳定，谱线宽度更窄，寿命更长，结构简单，使用方便，可以缩小系统体积。

所述耦合光学系统用于将单根或多根光纤传输的808nm LD泵浦光源激光束均匀照射在同轴复合腔中的Nd:YAG晶体端面，为Nd:YAG晶体提供泵浦，使其激发1.064微米波长激光。耦合光学系统具有多端口光纤输入耦合器。