[发明专利]一种用于板条形激光晶体的泵浦耦合装置及方法

说明书

一种用于板条形激光晶体的泵浦耦合装置及方法，包括板条形激光晶体、泵浦光折射体，板条形激光晶体轴向截面为梯形或者平行四边形，板条形激光晶体两个端面沿板条形激光晶体的纵向进行切割且端面镀膜，振荡光从板条形激光晶体一端入射，在板条形激光晶体内进行之字形传输从板条形激光晶体的另一端出射，泵浦光折射体根据板条形激光晶体端面的切割方式进行放置，泵浦光通过泵浦光折射体入射板条形激光晶体，振荡光和泵浦光在板条形激光晶体中传输路径一致。本发明与现有技术相比，解决了现有板条形激光晶体泵浦技术的模式匹配较差、输出光束质量差、集成化程度低等问题，具有泵浦光和振荡光模式匹配程度高、输出光束质量好、泵浦模块集成度高的优点。

技术领域

本发明涉及固体激光器技术领域，特别是一种用于板条形激光晶体的泵浦耦合装置及方法。

背景技术

高功率高光束质量的激光二极管抽运的固体激光器一直是固体激光器的研究重点和热点，广泛应用于激光加工、空间激光雷达、空间光电对抗、激光医疗等领域。制约高功率高高光束质量的全固态激光器发展的主要瓶颈之一就是固体增益介质的热效应问题。目前平行于激光晶体光轴方向泵浦或者垂直于激光晶体光轴方向泵浦是全固态激光器主要的两种泵浦耦合方式。

传统板条激光器的温度梯度只发生在厚度方向，在板条激光器里采用之字形的振荡光路(Zig-Zag)，消除板条厚度方向泵浦的不均匀性，并利用之字形光路对热梯度进行补偿，以实现高功率激光输出。现有技术中，板条激光主要有泵浦光和振荡光异光路和同光路两种方式，异光路是振荡光在晶体内之字形前进，泵浦光垂直于厚度方向泵浦；或者振荡光直线前进，泵浦光之字形振荡。同光路是在晶体外利用二向色镜将振荡光和泵浦光共路后入射到板条晶体内部。

异光路的板条晶体内部振荡光与泵浦光未能实现完全的模式匹配，晶体填充率有限，难以获得高的功率密度，并且输出光束质量较差。而现有振荡光与泵浦光同光路中，主要利用晶体外二向色镜实现，激光光路调节复杂，降低了激光器的稳定性，同时增大了泵浦模块难集成化难度，且在激光器高功率运转条件下，镜片自身的热效应会影响到输出振荡光束质量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于板条形激光晶体的泵浦耦合装置及方法，实现泵浦光和振荡光同光路，综合现有泵浦优点，达到最大的模式匹配，提高泵浦模块集成度，同时避免二向色镜的热效应对输出激光的影响，实现高能量高光束质量的激光输出。

本发明的技术解决方案是：

一种用于板条形激光晶体的泵浦耦合装置，包括板条形激光晶体、泵浦光折射体，其中：

板条形激光晶体轴向横截面为梯形或者平行四边形，板条形激光晶体的两个端面沿板条形激光晶体的纵向按照45°角切割且板条形激光晶体端面镀有振荡光透射膜以及泵浦光反射膜，或者板条形激光晶体的两个端面加工成与板条形激光晶体纵向成布儒斯特角的斜面且板条形激光晶体端面镀有泵浦光反射膜；振荡光平行于板条形激光晶体的轴向从板条形激光晶体任一端面入射，在板条形激光晶体内进行之字形传输，并从板条形激光晶体的另一端面出射；

当板条形激光晶体的两个端面沿板条形激光晶体的纵向按照45°角切割时，泵浦光折射体包括两组浦光折射体组，每组浦光折射体组均包括第一泵浦光折射体和第二泵浦光折射体，板条形激光晶体的两端面处分别固定有一组浦光折射体组，若板条形激光晶体轴向横截面为梯形，则两组浦光折射体组位于板条形激光晶体同侧，若板条形激光晶体轴向方向的横截面为平行四边形，则两组浦光折射体组位于板条形激光晶体对侧；泵浦光穿过第一泵浦光折射体和第二泵浦光折射体入射板条形激光晶体；

当板条形激光晶体的两个端面加工成与板条形激光晶体纵向成布儒斯特角的斜面时，有两个第三泵浦光折射体放置在板条形激光晶体的两端面处；若板条形激光晶体轴向方向的截面为梯形，则两个第三泵浦光折射体位于板条形激光晶体同侧，若板条形激光晶体轴向方向的截面为平行四边形，则两个第三泵浦光折射体位于板条形激光晶体对侧；泵浦光穿过第三泵浦光折射体入射板条形激光晶体。