[发明专利]光束质量控制装置及应用其的激光谐振腔及固体激光器

说明书

技术领域

本发明属于高功率激光领域，更具体地涉及一种光束质量控制装置及应用其的激光谐振腔及固体激光器。

背景技术

激光加工已经到了柔性加工和精密加工的阶段，所以需要激光器可以通过细的光纤芯径传输高功率的激光。当前在高功率激光谐振腔中主要使用平面镜作为谐振腔镜，但是平平腔的光束质量随着泵浦功率的升高出现先变差再变好的趋势，使得高功率时激光的光束质量达不到进入光纤的标准，通常最差的光束质量决定了光纤的选择，而在光束质量差的功率段进行光纤耦合的损耗很大，无法保证长时间稳定的工作，对于现代7*24小时的加工方式已经不适用。所以需要一种方法在保证高功率的前提下提高光束质量。

现有的激光谐振腔普遍存在各种问题，光束质量好的固体激光器一般功率不高；功率大于3000W的高功率激光器的光束质量又无法满足如400μm以下光纤耦合输出的要求；而高光束质量的高功率激光器，如碟片激光器或光纤激光器等，又需要相对复杂的技术，且国内做的也不是很理想。

发明内容

基于上述技术问题，本发明的主要目的在于提出一种光束质量控制装置及应用其的激光谐振腔及固体激光器，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提出一种光束质量控制装置，包括一支架和固定于该支架上的面板，该面板上形成有一允许光束通过的小孔，光束通过小孔后被滤掉高阶模以实现光束质量的控制；该面板上还形成有液体冷却通道及冷却液输入口和冷却液输出口，用于对该面板进行冷却。

进一步地，上述小孔的直径为光束光斑大小的1.2～1.5倍。

进一步地，上述小孔的迎光面具有一倒角。

进一步地，上述固定于支架上的面板为长宽均等的长方体结构。

进一步地，上述光束质量控制装置由紫铜材料形成，且面板的表面经过发黑处理。

为了实现上述目的，作为本发明的另一个方面，本发明提出一种基于光束质量控制装置的激光谐振腔，采用上述的光束质量控制装置，包括两个谐振腔镜架、两个光束质量控制装置、一高反镜和一输出镜，高反镜固定于第一谐振腔镜架上，输出镜固定于第二谐振腔镜架上，两个光束质量控制装置分别位于高反镜和输出镜的内侧，且两个光束质量控制装置的背光面分别靠近高反镜和输出镜。

进一步地，上述谐振腔镜架包括一镜片支架、一镜片调节板和一调节螺杆，镜片调节板内部具有一水冷通道，用于通水冷却。

进一步地，上述调节螺杆由一调节器固定，调节螺杆的螺纹螺距为0.25mm。

进一步地，上述两个光束质量控制装置分别与高反镜和输出镜的距离小于10mm。

本发明还提出一种固体激光器，采用上述的基于光束质量控制装置的激光谐振腔。

本发明提出的光束质量控制装置及应用其的激光谐振腔及固体激光器具有以下有益效果：

1、本发明的光束质量控制装置，由于其面板上具有一小孔，可对通过其的光束进行选模，使得光束的光斑可控制在与小孔相同的大小，从而在发散角不变的情况下，使得光束质量得到提高，光束质量高低取决于光束质量控制装置面板上的小孔大小；

2、本发明采用光束质量控制装置的激光谐振腔，当激光在谐振腔内开始振荡后，输出镜和高反镜上的光斑被控制在小孔大小的范围内，比未安装控制器时的光斑小了很多，起到了选模的作用，所以光束质量被控制在一个比较好的程度上，且激光腔内有较强的杂散光被光束质量控制装置吸收；

3、固体激光器采用具有光束质量控制装置的激光谐振腔，由于光束质量得到提高，因此固体激光器的出射激光可以注入芯径更细的光纤中，同时可保证激光在谐振腔镜上的光斑在不同电流下保持一致，在谐振腔后采用4f系统对激光光束进行扩束，可以在各功率段得到相同的光斑输出，方便后续的耦合工作。

附图说明

图1是本发明一实施例提出的光束质量控制装置的的结构示意图；

图2是本发明一实施例提出的基于光束质量控制装置的激光谐振腔的的结构示意图；

图3是图2中激光谐振腔中谐振腔镜架的结构示意图；

图4是本发明图3中谐振腔镜架与光束质量控制装置的组合结构示意图；

图5是本发明一实施例提出的固体激光器的结构示意图；

图6是本发明一实施例提出的固体激光器的应用示例图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。