[发明专利]一种碟片激光器

说明书

本发明公开了一种碟片激光器，包括：LD泵浦源，匀化棒，聚焦系统，聚焦反射镜，反射镜组，碟片晶体、热沉，输出耦合镜等八部分组成。本发明利用半导体激光器对碟片激光器进行端面多次泵浦，通过在聚焦反射镜前端环带上的倾斜通孔，使入射泵浦光直接照射到碟片晶体上，通过反射镜组反射，实现碟片晶体对泵浦光的多次吸收。碟片晶体后表面镀有激光高反膜，与输出耦合镜构成谐振腔，获得激光输出。

技术领域

本发明涉及全固态激光器领域，具体涉及到一种碟片激光器领域。

背景技术

碟片激光器具有高平均功率、高光束质量、高转换效率的一种新型激光器。目前以光纤激光器和碟片激光器为代表的新一代固体激光器已经成为激光器家族中的典型代表。由于碟片激光器的晶体很薄，每次对泵浦光吸收有限，所以势必要采用，多冲程泵浦的碟片激光器，让泵浦光多次通过碟片激光器，使泵浦光获得高吸收效率，因此多冲程碟片激光器泵浦，高功率碟片固体激光器高效稳定运行的核心技术。其中，碟片激光器的放大主要是提高碟片晶体上的泵浦区域。

2003年，美国专利Steffen Erhard等提出了单抛物面和多棱镜构成的空间旋转多次泵浦的结构(US657766682)，2005年，Steffen Erhard等对上述方案进行改进提出了基于单抛物面和两个大型棱镜实现光束空间旋转多次泵浦技术的方案(US6891874B2)。

但是，大功率碟片激光器的放大受到泵浦方式的制约，利用现有技术实现大功率碟片激光器输出功率的缩放，获得大功率碟片激光器的功率放大，受到非球面镜加工尺寸、装调精度等技术因素的制约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的碟片激光器，该激光器可实现碟片激光器功率的缩放，以获得高功率、小尺寸、高效率、宽公差装配的碟片激光器。

本发明提供的一种碟片激光器，包括：LD泵浦源，匀化棒，聚焦系统，聚焦反射镜，反射镜组，碟片晶体及热沉，输出耦合镜，聚焦反射镜为轴对称结构，其焦点位于聚焦反射镜的对称轴上，于聚焦反射镜中心开设有通孔，通孔的中心轴与聚焦反射镜的对称轴重合，于聚焦反射镜上开设有倾斜通光孔，倾斜通光孔的中心轴通过聚焦反射镜的焦点，于聚焦反射镜的焦点处设有碟片晶体，碟片晶体中心对称轴与聚焦反射镜中心轴重合，于聚焦反射镜的反射面一侧设有成对的反射镜组。

LD泵浦源(1)发出的泵浦光依次经匀化棒、聚焦系统、再通过聚焦反射镜上的倾斜通光孔直接将LD泵浦光聚焦入射到碟片晶体表面上，泵浦光在碟片晶体、聚焦反射镜和反射镜组间的反复传输泵浦。在圆形通孔外侧设有输出耦合镜，输出耦合镜与碟片晶体构成光学谐振腔，由输出耦合镜输出激光。

LD泵浦源为半导体激光器，输出波长为808nm、940nm和969nm。其中，808nm为Nd：YAG碟片增益晶体吸收谱线；940nm和969nm分别为Yb：YAG碟片增益晶体吸收谱线；增益介质厚度为100-300μm，增益介质为Yb：YAG；其输出波长为1030nm、1050nm；增益介质为Nd：YAG；其输出波长为1064nm；

匀化棒采用熔石英材料材料，为多边形棱柱体，一般为六边形或四边边形，通过扰模的方式将LD泵浦源的高斯光束，整形为平顶光束。当匀化后的泵浦光聚焦于碟片晶体上时，使泵浦区域功率密度均匀。

聚焦系统由1-3片镀有增透膜的透镜组成，起到将LD泵浦聚焦到碟片晶体上，均匀泵浦碟片晶体的作用。通过调节聚焦系统的距离和焦距，能够实现泵浦光斑在碟片晶体上的缩放。聚焦系统是与聚焦反射镜不相关的独立光学器件，其能够单独控制LD泵浦源发出的泵浦光在碟片晶体上的光斑尺寸，通过控制聚焦系统的焦距，使得碟片激光晶体上泵浦光斑能够实现缩放，可实现碟片激光器的功率放大。

聚焦反射镜为球面或非球面的轴对称聚焦反射镜，其表面镀有泵浦光高反射薄膜，聚焦反射镜的焦点位于碟片晶体上，其几何中心轴与碟片晶体的中心对称轴相重合。