[实用新型]一种端面泵浦主动调Q腔外倍频绿光激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，特别是涉及一种端面泵浦主动调Q腔外倍频绿光激光器。它适于激光打标、激光内雕、激光划片、其他激光的泵浦源、激光医疗和科研等领域的应用。

背景技术

目前市场上大部分的端泵绿光激光激光器都是采用的腔内倍频方式。这种方式结构紧凑，光束质量较好，倍频效率较高，可以利用腔内的高功率密度获得较大的倍频绿光输出，但是这种方式容易遇到纵模竞争导致的稳定性较差问题。由于在腔内产生振荡的基频激光纵模和偏振态的变化使得输出光的功率产生幅度很大的波动，不能满足一些应用的要求，利用单向环型激光器或利用能把两个偏振态激光模式相互藕合起来的直线腔激光器能够消除激光器工作介质中空间烧孔效应，从而降低输出功率的波动，但是它们的结构复杂、腔内损耗较大、调整困难、成本较高。并且腔内倍频方式不容易设计合适的谐振腔以同时获得较小的基频光束腰和较短的激光脉冲宽度。另外，腔内倍频方式增加了激光谐振腔的插入损耗，使得激光的振荡阈值增加，光-光转换效率降低。此外，腔内倍频方式存在双向倍频转换过程，第二次倍频过程的绿光一般不能有效输出，导致转换效率的损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的正是为了解决上述现有技术中所存在的诸如稳定性较差、插入损耗大和转换效率不高等问题而提供一种端面泵浦主动调Q腔外倍频绿光激光器。该激光器结构灵活简单，不受激光谐振腔设计结构的约束，采用聚焦倍频方式弥补了腔外倍频功率密度低于腔内倍频方式的缺点，可自由选择基频光在非线性倍频晶体上的聚焦束腰尺寸，以获得最佳的倍频转换效率。

本实用新型的目的是通过以下方案实现的：利用对称折叠腔以减小热透镜效应的影响，同时利用耦合系统实现泵浦光束在激光晶体内的束腰和位置与振荡基频激光的基模尺寸相匹配，使得大部分泵浦能量转换为基模振荡，从而使输出基频光获得较好的光束质量和较高的功率稳定性。利用激光谐振腔内放置的主动调Q开关，获得高重复频率和短脉冲宽度的近基模基频激光输出。输出的基频激光通过聚焦透镜聚焦后可以获得更小的激光束腰尺寸，从而大大增加激光功率密度。通光透镜聚焦后的基频光束腰位置与倍频晶体的入射端面重合，从而获得最佳的倍频转换效率。

一种端面泵浦主动调Q腔外倍频绿光激光器，它包括激光泵浦源、激光传能光纤、光学耦合系统、激光谐振腔、激光晶体、主动调Q开关、第一转向镜、第二转向镜、聚焦透镜、倍频晶体、准直透镜、第一谐波分离镜片、第二谐波分离镜片，其特征在于：光学耦合系统由第一片透镜和第二片透镜组成，第一片透镜对激光传能光纤输出的泵浦光进行准直，第二片透镜对泵浦光聚焦，第一片透镜和第二片透镜之间的距离可调；激光谐振腔为“V”型折叠腔结构，其光路成“V”形，沿基频光光路由全反镜、腔镜和输出镜构成；激光晶体和主动调Q开关放置在激光谐振腔内，第一转向镜、第二转向镜、聚焦镜、倍频晶体、准直透镜、第一谐波分离镜、第二谐波分离镜片放置在激光谐振腔外；由激光泵浦源产生的泵浦光通过激光传能光纤和光学耦合系统的准直聚焦，再经过“V”型折叠腔拐角处的腔镜入射到激光晶体内部并被激光晶体充分吸收；激光谐振腔的振荡阈值由放置在谐振腔内的主动调Q开关调制，然后形成脉冲输出的基频激光；基频激光经过输出镜输出，再经过第一转向镜和第二转向镜调整入射方向，通过设置在激光谐振腔外一定位置的聚焦透镜聚焦到非线性倍频晶体的入射端面并产生倍频绿光激光和剩余的基频激光再经过准直透镜准直，倍频绿光激光透过第一谐波分离镜输出，剩余的基频激光被第一谐波分离镜和第二谐波分离镜反射，形成可与倍频绿光激光平行输出的基频激光；所述的全反镜到激光晶体中心的距离为140mm至160mm，腔镜的中心到激光晶体中心的距离为10mm至30mm，输出镜到腔镜中心的距离为120mm至140mm，透镜出光端面中心到激光晶体中心的距离为20mm至40mm，“V”型腔的两臂夹角小于20度。

本实用新型所述的端面泵浦主动调Q腔外倍频激光器的激光泵浦光源为808nm半导体激光二极管光源，最大输出功率为30W。

本实用新型所述的端面泵浦主动调Q腔外倍频激光器，其全反镜到激光晶体的中心距离为150mm，腔镜到激光晶体的中心距离为20mm，输出镜到腔镜的中心距离为130mm，泵浦光经过耦合系统聚焦到激光晶体上的平均光斑直径为0.8mm。“V”型折叠腔的两臂夹角为18度；透镜的出光端面到激光晶体中心的距离为30mm；基频激光输出光束质量因子小于1.3；激光晶体位于等效腔结构的中心。