[发明专利]一种角隅介质以及基于该角隅介质的紧凑型激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种角隅介质，还涉及一种基于该角隅介质的紧凑型激光器。

背景技术

激光器是激光系统中光机构型最为复杂的部分,激光器性能及构型直接决定了激光系统的光机构型方式、技术体制及其它各组件的空间分配。在激光雷达、激光测距、目标指示等应用领域，紧凑型的激光器是研究人员长期追求的目标。

由紧凑型激光器集成的小型激光系统可与光电系统直接集成，搭载在单兵、车辆、直升机、无人机等平台用于测距、测高、制导，在军事、防务、民用领域有长期持续的稳定需求。在对测程等激光系统性能指标有较高要求的应用方面，要求激光器有较高的能量、小发散角、高光束质量、高光轴稳定性，需要采用紧凑的固体激光器技术途径。在激光器设计中、短腔会造成发散角大、较高的能量输出会因泵浦热不均匀性造成光束漂移，各个指标的综合匹配过程中，紧凑型构型的实现一直是激光器工程应用的瓶颈之一。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种角隅介质以及一种基于该角隅介质的紧凑型激光器，用于解决激光器紧凑构型带来的光束发散角大、光束质量较差的问题，以满足激光探测、激光指示系统中对紧凑、高性能激光器的需求。

本发明的技术方案是：一种角隅介质，用于作为激光器的增益介质，其特征在于：具有相对设置的出光端面、反射端面，以及在出光端面和反射端面之间延伸的周壁，所述出光端面为平面，所述反射端面为三个全反射面垂直相交形成的三棱锥面。

作为优选：所述角隅介质的周壁呈鼓状。

作为优选：所述角隅介质为Nd:YAG或者Nd:YVO4。

本发明的另一技术方案是：一种紧凑型激光器，包括双向全反镜和双向半反镜，还包括上述任意一项所述的角隅介质；

所述双向全反镜具有与所述出光端面相对设置的全反射平面，所述双向半反镜具有与所述出光端面相对设置的半反射平面，所述全反射平面、半反射平面与所述反射端面之间形成激光谐振腔。

作为优选：所述全反射平面与所述半反射平面位于同一平面。

作为优选：所述全反射平面与所述半反射平面均贴合所述出光端面设置。

作为优选：还包括设置在所述双向全反镜背向所述角隅介质的一侧的泵浦源。

作为优选：所述泵浦源采用中心波长808nm的3kw半导体阵列模块。

作为优选：所述双向全反镜的表面镀有1064nm全反膜和808nm增透膜，所述双向半反镜的表面镀有1064nm半反膜和808nm全反膜。

作为优选：还包括环绕所述角隅介质的周壁设置的泵浦源。

本发明的有益效果是：本发明将几何形状为角隅棱镜的角隅介质作为激光器的增益介质，在不增加空间长度的前提下有效地提高了谐振腔腔长，有利于小发散角输出，同时，利用角隅介质内的光束反射补偿，可有效补偿泵浦不均匀性造成的光束畸变、光轴漂移及光束质量下降。

本发明基于角隅介质的激光器构型具有以下优点：

(1)激光在激光谐振腔内振荡时，通过角隅介质的反射端面的三个全反射面发生三次全反射，激光谐振腔的腔长大部分由角隅介质内的光程组成，三次全反射在空间上自动折叠，避免了直线式介质的一维长度过长问题，相对于二维折叠腔在腔长的拉伸方面也更具有优势。该构型使紧凑空间下的腔长拉伸成为可能，有利于激光器发散角的压窄。

(2)角隅介质可对像实现对称性反转，因此激光光束在激光谐振腔内往复振荡时，可以自动对左右及上下的泵浦不均匀性、光束不对称性进行补偿，有效避免光束的畸变及光轴漂移。

(3)通过缩小全反射平面、半反射平面与出光端面之间的距离，可进一步压缩激光器的体积，可将双向全反镜、双向半反镜集成设计至角隅介质的出光端面。

(4)角隅介质可以为不同的材料，如Nd:YAG、Nd:YVO4等，以适用于各种不同波长的激光器，达到紧凑空间拉伸激光谐振腔的腔长、补偿泵浦热效应及光束不均性的目的。

(5)本发明的激光器构型还可拓展应用于侧泵模式，实现大能量(高功率)输出，泵浦源环绕角隅介质的周壁设置，泵浦源可从角隅介质的侧面耦合进介质，仍可实现谐振腔的紧凑空间拉伸、光束的不均性及泵浦热效应补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。