[实用新型]一种光束均匀的激光系统

说明书

本实用新型公开了一种光束均匀的激光系统，包括沿光路依次设置的激光输入装置、光束光路装置、水平偏振器件、第一工作物质、棱镜、转子、第二工作物质、1/4波片和高反镜，第一工作物质和第二工作物质为对称设置，两者中间设置有泵浦源，第一工作物质和第二工作物质的光路方向垂直于棱镜的同一底面，棱镜的底角角度为α，α为10°～40°。与现有技术相比，本实用新型的技术方案解决了单灯双棒式激光放大器的泵浦不均匀性问题，在激光放大器系统后加入棱镜或者与其起到相似作用的元件，对两支工作物质输出激光实现互补，从而达到提高激光光束均匀性的目的。

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种光束均匀的激光系统。

背景技术

激光器输出激光的光斑和能量是判别一款激光器质量好坏的重要指标。而激光光束均匀性的好坏对光斑和能量两个性能指标影响很大，光束均匀性差导致输出激光能量分布不均衡，出射光斑形象差。优化提高光束均匀性的方法一般有加装二元光学设计全反镜，加装平顶光束整形器元件，优化泵浦均匀性等。

其中优化泵浦均匀性与激光器中激光放大器系统有关，激光放大器主要由泵浦源和工作介质(如掺杂晶体棒)组成。激光器一般在小能量情况下能够获得光学性能(脉宽、线宽、偏振性)质量较高的激光，在需要高质量光学性能及大能量输出激光的情况下就需要用到激光放大器，基本保持小能量激光高质量性能的前提下提高输出能量。其工作原理为泵浦源作用于工作物质后，大量处于下能级的粒子跃迁至上能级形成反转粒子状态，即上能级粒子数多于下能级粒子数，达到一定程度后小能量激光作为光信号作用于工作物质使得上能级粒子数跃迁至下能级，跃迁过程中增益激光。

目前普遍使用的激光放大器结构一般有单灯单棒(即由一支泵浦灯和一支棒状工作物质组成)，单灯双棒，双灯单棒，多级串联等。正是由于它的这种组成结构和工作方式，导致其泵浦均匀性问题一直值得研究。例如由氙灯泵浦掺钕离子YAG晶体棒(单灯单棒)，氙灯闪光后晶体棒内开始粒子跃迁行为，这种跃迁行为的活跃程度与氙灯密切相关，所以不难理解晶体棒近灯处与远灯处作用效果会有差异，即近灯处泵浦作用较强，影响光束均匀性。解决这种光束不均匀性方法一般有加入一些特定功能元件作补偿，双灯单棒也是解决单灯单棒问题的一种方法，但是由于加入了两支泵浦灯，产热会很高，晶体棒导热率也不是很理想，存在制冷问题的缺点。另外激光放大器结构决定了输出激光会产生热致双折射效应，降低输出激光的消光比及影响光束质量，即退偏现象。单灯双棒式激光器中泵浦源与工作介质的泵浦不均匀作用会叠加，会加重负面效果。目前激光器应用范围广泛，工业，科研与医疗等领域占据着举足轻重的地位。激光器性能参数的提升优化尤为重要，所以提高光束均匀性有着重大的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够解决单灯双棒式激光放大器的泵浦不均匀性问题的光束均匀的激光系统。

本实用新型的为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种光束均匀的激光系统，包括沿光路依次设置的激光输入装置、光束光路装置、水平偏振器件、第一工作物质、棱镜、转子、第二工作物质、1/4波片和高反镜，第一工作物质和第二工作物质为对称设置，两者中间设置有泵浦源，第一工作物质和第二工作物质的光路方向垂直于棱镜的同一底面，棱镜的底角角度为α，α为10°～40°。

进一步地，棱镜底角的角度α为15°～25°。

进一步地，棱镜底角的角度α为20.5°。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案解决了单灯双棒式激光放大器的泵浦不均匀性问题，在激光放大器系统后加入棱镜或者与其起到相似作用的元件，对两支工作物质输出激光实现互补，从而达到提高激光光束均匀性的目的，可以很好的消除现有聚光腔技术设计中普遍存在的泵浦不均匀性的缺点；两支同等参数的工作物质在同等聚光腔腔型泵浦下，之间加入转子可以消除退偏；结构简单，棱镜为一体式结构，免调试，不存在结构不稳定造成的失调现象；棱镜结构通过光学精密加工，精度高，避免人为因素造成的生产差异。