[发明专利]一种基于柱面反射镜的Nd:YLF激光器及其光束质量改善方法

说明书

本发明公开了一种基于柱面反射镜的Nd:YLF激光器及其光束质量改善方法,包括工作台，所述工作台前侧设置有LD泵浦源和YLF晶体，所述YLF晶体的两侧分别平行设置有位于工作台前侧的输出镜和柱面反射镜，所述YLF晶体、输出镜和柱面反射镜共线设置，且与LD泵浦源和YLF晶体之间的连线相垂直。本发明利用柱凹面反射镜缓解YLF晶体导致的光束不规则畸变，在不改变光束正常发散的情况下有效减小了光束在某一方向上的过渡发散,明显改善输出光束轮廓分布，实现高光束质量的激光输出，结构简单，制作成本较低，实际应用中易于操作。

技术领域

本发明属于激光技术领域,尤其涉及一种基于柱面反射镜的Nd:YLF激光器及其光束质量改善方法。

背景技术

与其它掺钕的激光晶体相比，Nd:YLF晶体具有荧光线宽宽、自然双折射远大于热致双折射、晶体热透镜效应小等特点，因此具有广泛的应用前景。然而YLF晶体为各向异性基质，晶体中各方向应力系数不同，晶体热传导率较低，因此波前热畸变为不规则畸变，严重影响输出激光的光束质量，当不均匀的应力分布超过一定极限，晶体很容易出现裂纹。因此，改善光束轮廓、提高输出光束质量以满足工业加工、军事医疗等领域对Nd:YLF固体激光器高光束质量的要求。

目前,改善Nd:YLF固体激光器输出光束质量的方法主要有：(1)腔内插入透过率呈高斯分布的软边高斯光阑进行选模。(2)在谐振腔内加球柱组合镜组抵消晶体热应力双折射导致的像散问题，改善输出光束轮廓、模式分布。虽然上述方法可以有效提高输出光束质量，但腔内光学元件的插入增加了激光器的内部损耗，影响激光器整体输出功率；除此之外，内腔插入光学元件增加了激光器调试难度，激光器在调试过程中不易出光。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于柱面反射镜的Nd:YLF激光器及其光束质量改善方法，具有改善Nd:YLF固体激光器输出光束模式分布，从而获得高光束质量激光输出的特点，以此来满足Nd:YLF固体激光器在工业加工、军事以及医疗等领域的应用。

为了达到上述目的，本发明采用下述方案。

一种基于柱面反射镜的Nd:YLF激光器,包括工作台，所述工作台前侧设置有LD泵浦源和YLF晶体，所述YLF晶体的两侧分别平行设置有位于工作台前侧的输出镜和柱面反射镜，所述YLF晶体、输出镜和柱面反射镜共线设置，且与LD泵浦源和YLF晶体之间的连线相垂直，所述柱面反射镜和输出镜构成谐振腔，激光在谐振腔中振荡输出。

所述柱面反射镜的有效反射波段为1040nm～1060nm。

一种基于柱面反射镜的Nd:YLF激光器的光束质量改善方法，其具体步骤如下：

步骤1、打开激光器电源开关，LD泵浦源照射YLF晶体上产生激光，激光在谐振腔中振荡谐振，泵浦电流在激光器阈值附近时微调柱面反射镜以及输出镜使输出光斑处于最佳状态，逐渐增加泵浦电流，当泵浦电流为18A、输出功率为1.8W时使用相机拍摄输出光斑轮廓；

步骤2、将柱面反射镜替换为平面反射镜，在同等输出激光功率下使用相机拍摄输出光斑轮廓；

步骤3、从拍摄得到的输出光斑轮廓图来看，腔镜为平面反射镜时输出光斑轮廓为不规则长条形，腔镜为柱面反射镜时输出光束整体轮廓分布均匀、圆滑；通过不同腔镜之间输出光束轮廓的对比，柱面反射镜抑制了光束在某一方向的不规则发散，明显改善输出光束轮廓分布，提高了输出激光光束质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明直接采用腔镜为柱面镜的方法有效补偿光束像散，避免了腔内不必要的损耗；在腔型设计中采用平凹腔结构，利用柱面反射镜在不改变腔内光束正常发散的情况下抑制腔内光束某一方向过渡发散的特点，缓解输出光束不规则畸变，改善光束不均匀轮廓，实现高光束质量激光输出；本发明结构简单，制作成本较低，实际应用中易于操作。

附图说明