[发明专利]环形波导激光晶体

说明书

本发明公开了一种环形波导激光晶体，由四层构成，其内层为不掺杂YAG晶体圆筒，次内层为掺杂YAG晶体圆筒，次外层为Ho:YAG晶体圆筒，外层为不掺杂YAG晶体圆筒，内层、次内层、次外层、外层的长度相同，次内层的掺杂YAG晶体圆筒，其掺杂YAG为Nd:YAG、Yb:YAG、Tm:YAG、Ho:YAG、Tm:Ho:YAG、Er:YAG中的任意一种。本发明的有益效果在于，彻底解决了平面波导激光晶体自激辐射放大放大问题和边缘效应问题。

技术领域

本发明涉及一种激光晶体，尤其是环形波导激光晶体。

背景技术

高功率全固态固体激光器在工业加工、国防、科研等领域有着重要的应用。随着应用的发展，高功率固体激光器不断向着更高功率、更高效率、更高光束质量、更小体积、更紧凑结构方向发展。但随着输出功率的增高，固体激光增益介质内部热效应严重制约了转换效率的提高、破坏了光束质量，不得不加装庞大而复杂的散热系统，使得激光器体积庞大、结构趋于复杂。为了解决增益介质热效应，提高激光器件输出功率水平，高功率固体激光器已先后发展出了棒状固体激光器、板条状固体激光器、盘片状固体激光器以及光纤激光器，棒状固体激光器和传统的板条固体激光器由于增益介质在三维方向上尺寸均较大，无法完全有效的解决热效应问题，因此输出功率水平仍有限，目前单块板条最高输出功率为5kW左右；盘片状固体激光器，增益介质厚度很薄，很好的解决的散热和增益介质温度均匀性问题，但封装复杂，热沉焊接困难，单块盘片尺寸受限，目前单盘片最大输出功率也为5kW左右；双包层光纤激光器，由于具有良好的散热能力，光束传输被很好的限制在了增益介质内部，拥有极佳的光束质量，可以实现较高功率水平的高光束质量激光输出，但由于光纤芯径较小，基质材料为玻璃，抗光损伤阈值低，单纤输出功率有限，输出功率存在瓶颈。

技术人员开发了一种二维平面波导板条高功率固体激光器，即将掺镱钇铝石榴石(Yb:YAG)激光晶体、不掺杂YAG晶体和蓝宝石晶体，但二维平面波导板条结构固体激光器件也存在着严重的技术瓶颈：一是板条增益介质厚度很薄，宽度很大，光束为典型的大纵横比光束，光束的传输和矫正困难，功率密度高，自发辐射放大效应严重，存在着严重的边缘效应；二是制作工艺复杂，双包层平面波导结构板条难于获取。解决这些技术缺陷，可以从两个方面来考虑：一方面是改变现有结构，使之成为环形结构，消除边缘效应；另一方面是解决平面波导结构板条制备工艺难题，降低制备工艺难度，实现低成本、高可靠制备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种环形波导激光晶体。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种环形波导激光晶体，由四层构成，其内层为不掺杂YAG晶体圆筒，次内层为掺杂YAG晶体圆筒，次外层为Ho:YAG晶体圆筒，外层为不掺杂YAG晶体圆筒，内层、次内层、次外层、外层的长度相同，次内层的掺杂YAG晶体圆筒，其掺杂YAG为Nd:YAG、Yb:YAG、Tm:YAG、Ho:YAG、Tm:Ho:YAG、Er:YAG中的任意一种。

进一步地，内层、次内层、次外层、外层的长度在30～200mm。

进一步地，内层的内径为5～48mm，壁厚为1～3mm。

进一步地，次内层的内径与内层的外径相匹配，壁厚50～300微米。

进一步地，次外层的内径与次内层的外径相匹配，壁厚100～200微米。

进一步地，外层的内径与次外层层外径相匹，壁厚为1～3mm。

本发明的有益效果：

该激光晶体于平面波导激光晶体相比，彻底解决了平面波导激光晶体自激辐射放大放大问题和边缘效应问题，光束为圆心对称结构，使用时无需复杂的矫正，非常适合用于实现高功率激光输出。

具体实施方式

下面根据实施例对本发明作进一步详细说明。