[发明专利]基于六边形板条结构的宽温激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器，特别是一种基于六边形板条结构的宽温激光器，该激光器可在-30-+70℃温度范围内无水冷的条件下稳定工作。

背景技术

一般情况下，激光器通过水冷装置控温，但是水冷装置体积庞大，功耗高，显然对于一些户外用的激光器尤为不便。我国幅员辽阔，一些特殊用途的激光器要求适应不同的环境变化，这就对激光器的设计提出了新的要求，这些要求包括携带方便、功耗低、转换效率高并且抗温和抗震的能力强。无水冷宽温度工作的激光器对于实际的需求具有重要的意义。

随着半导体激光技术的发展，激光二级管以其独特的优势而广泛被用作固态激光器的泵浦源。激光二级管发射的中心波长会随着工作温度变化而发生漂移，温度漂移的系数一般为0.3nm/℃。因此要在无水冷情况下，激光二级管泵浦的激光器实现宽温度工作较为困难，一般解决方法包括了插入体布拉格光栅对激光二级管的发射波长进行锁定，TEC控温度以及增大泵浦光的吸收路径。插入体布拉格光栅的激光二级管价格昂贵，并且能够锁定波长的温度范围也有限；TEC控温要消耗较大的功率，这显然不是我们所希望的；而增大泵浦光的吸收路径的方法则在一些端泵的激光器中已经有所运用，但是采用端泵的方式决定了激光器的输出功率有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的激光二级管泵浦的全固态激光器的输出功率受温度影响大的缺点，提供一种基于六边形板条结构的宽温激光器，该激光器的结构紧凑、性能稳定，可在-30-+70℃的100℃温度范围内稳定工作。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于六边形板条结构的宽温激光器，其特点在于其构成包括第一保罗棱镜、0.57波片、偏振分束器、1/4波片、激光增益介质、大功率激光二极管光源和第二保罗棱镜；在所述的第一保罗棱镜的光轴上依次是同光轴的0.57波片、偏振分束器、1/4波片；所述的激光增益介质是由一个长方形和一个等腰梯形合成的六边形板条结构，等腰梯形的两腰分别与振荡光束的夹角为布鲁斯特角；所述的第二保罗棱镜与振荡光束的夹角为零度；所述大功率激光二极管光源是由数个传导冷却的激光二级管阵列组成，排布于板条一个侧面和一个端面；所述的0.57波片和1/4波片为输出激光波长对应的零级波片。

所述的大功率激光二极管光源是由传导冷却的激光二级管阵列组成，这种阵列可以由一种或几种不同发射波长的激光二极管间隔排布而成。

所述的激光增益介质为六边形板条结构的Nd:YAG、Nd:YVO₄或Yb:YAG的晶体或陶瓷，激光能够在板条内部多次全反射呈之字形传输。

在所述的0.57波片和偏振分束器之间设有泡克耳斯盒。

本发明与已有技术相比具有如下的优点：

1、激光二极管没有插入体布拉格光栅，并且可以在宽温度范围内高转换效率的工作，并且能够被激光介质充分吸收，可以避免水冷和TEC制冷，结构简单，便于携带。

2、采用正交放置的保罗棱镜偏振耦合输出谐振腔，由于分别在一个方向上能够自对准，通过一个波片/偏振片组合就可以实现耦合输出，使得激光器结构简单，对大的温度变化保持不灵敏。

3、采用几种不同波长的激光二极管作为泵浦源，泵浦光的发射谱较宽，吸收能量对温度不敏感，可以减弱温漂的影响。

4、采用之字形传输的板条结构，具有良好的热处理，激光器的输出具有高峰值功率和高光束质量的优点。

5、采用侧面泵浦和端面泵浦结合的泵浦方式，有足够的空间排布LD，可以保证大的输出功率。

6、采用与输出激光波长对应的零级波片，可以保证激光器耦合输出率对温度的不敏感性。

附图说明

图1是本发明基于六边形板条结构的宽温激光器实施例1-无Q开关运转时的光路示意图；

图2是ABC三种发射波长的激光二级管的在一个阵列中的排布示意图；

图3是本发明中板条结构以及激光在板条内部传播的示意图；

图4是本发明宽基于六边形板条结构的宽温激光器实施例2-Q开关运转时的光路示意图；

图5是不同泵浦吸收长度下，泵浦光的相对吸收效率随温度的变化曲线图。

图1和图4中，1是第一保罗棱镜，2是0.57波片，3是偏振分束器，4是1/4波片，5是激光增益介质，6是大功率激光二极管光源，7是第二保罗棱镜，8是是泡克耳斯盒。

具体实施方式