[发明专利]一种基于磁悬浮的转盘激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及固体激光技术领域，具体是一种基于磁悬浮的转盘激光器。

背景技术

随着激光应用技术的发展，很多应用领域对高平均功率、高光束质量激光的需求越来越高。但是在固体激光器工作中，抽运源为工作介质提供产生激光所必须的能量的同时，会附带产生大量的无用热。这些无用热会导致热透镜效应、热应力、退偏、热致双折射等不良效应。这些效应会使固体激光器输出激光的光束质量下降、输出功率受限，甚至造成工作介质被破坏，严重限制了固体激光器的最大输出平均功率和亮度。为使固体激光器持续稳定运转，必须及时带走这些无用热。

国外的相关研究表明，通过对盘片式的固体增益介质引入转动特性，可以有效的降低增益介质中的热效应^[1]，提高输出激光的功率和亮度^[2]。具有逆磁性特性的材料可以在磁场中悬浮起来，并可以通过激光照射来操纵其在磁场中的平移和旋转^[3]。

现有文献：

1、Alan H.Paxton et.al,”Rotating-Disk Solid-State Lasers,Thermal Properties”in Laser Resonators and Beam Control VII,A.Kudryashov,ed.,Proc.SPIE 5333,P12-17,2004.

2、Santanu Basu et.al,”Disk motion–a new control element in high-brightness solid state laser design”Optics Express,Vol 12,P3114-3124,2004.

3、Masayuki Kobayashi et.Al,“Optical Motion Control of Maglev Graphite”,Journal of the American Chemical,V134,P20593-20596,2012.

发明内容

本发明旨在结合转盘激光器良好的热处理能力和逆磁性材料的磁悬浮特性，提出一种基于磁悬浮的转盘激光器及其实现方法，该激光器可以有效的减小激光增益介质中无用热对激光输出特性的影响，可以有效的提高输出激光的平均功率和光束质量。

本发明采用的技术方案是：

一种基于磁悬浮的转盘激光器，包括泵浦源，其特点在于：还包括沿该泵浦源输出的泵浦光方向依次设置的同光轴的耦合准直透镜、45度反射镜、耦合聚焦透镜、45度双色镜、激光增益介质盘片、逆磁性材料盘片和磁性材料块；

所述的泵浦源的输出端置于所述的耦合准直透镜的物方焦点处，所述的激光增益介质盘片位于该耦合准直透镜的像方焦点处；

所述的逆磁性材料盘片的中心与激光增益介质盘片的中心重合，所述的耦合聚焦透镜将泵浦光垂直聚焦到所述的激光增益介质盘片的边缘；

所述的激光增益介质盘片的上表面镀有对泵浦光波段的增透膜和对振荡光波段的部分反射膜，作为激光输出耦合镜，该激光增益介质盘片的下表面镀镀有对振荡光的高反膜，作为激光后腔镜，使该圆形激光增益介质盘片的上下表面构成了激光谐振腔；

所述的磁性材料块用以提供一个约束磁场，使所述的逆磁性材料盘片和激光增益介质盘片悬浮。

所述的泵浦源的输出端置于所述的耦合准直透镜物方焦点处。

所述的45度反射镜对泵浦光具有高反射特性，用于将沿水平方向传输的泵浦光偏折到竖直向下传输。

所述的45度双色镜对泵浦光高透和对振荡光高反。

所述的激光圆形激光增益介质盘片位于耦合聚焦透镜的像方焦点处。

所述的耦合聚焦透镜将泵浦光垂直聚焦到圆形激光增益介质盘片的边缘附近。

所述的激光增益介质盘片上表面镀有对泵浦光波段的增透膜和对振荡光波段的部分反射膜并作为激光输出耦合镜，所述的激光增益介质盘片下表面镀有对振荡光的高反膜并作为激光后腔镜，该激光增益介质盘片的上下表面构成了激光谐振腔。

所述的逆磁性材料盘片可以是超导材料，热解石墨，铋，磁铁等。

所述的逆磁性材料盘片与圆形激光增益介质盘片中心重合并用紫外固化胶固定在圆形激光增益介质下面。

所述的磁性材料块提供一个约束磁场，可以使所述的使圆形逆磁性材料盘片和所述的圆形激光增益介质盘片悬浮起来，是可以是磁铁，电磁铁，通电螺线管等。