[发明专利]一种双碟片增益晶体双键合YAG直流冷却的薄片激光器

说明书

本发明涉及激光技术领域，公开了一种双碟片增益晶体双键合YAG直流冷却的薄片激光器。采用了左增益晶体、右增益晶体的双薄片晶体结构，左增益晶体、右增益晶体为双键合结构，左泵浦系统、右泵浦系统的光通过转折镜分别聚焦在左增益晶体的右键合层、右增益晶体的左键合层，直流冷却系统冷却左增益晶体的右键合层和右增益晶体的左键合层，谐振腔由一个非球面的抛物反射镜和一个球面镜的双凹镜组成，所述非球面的反射镜和左增益晶体、右增益晶体共轴。该方案双键合、双薄片的结构补偿了因热效应引起的光学畸变提高了输光的光束质量，同时双键合的前键合体有效的抑制了晶体的受激自发辐射，后键合体则保证了晶体的水流直接冷却。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及了一种双碟片增益晶体双键合YAG直流冷却的薄片激光器。

背景技术

全固态激光器就是将半导体激光器的光泵浦在固态激光介质上，从而发出激光。YAG薄片激光器由于激光介质的热分布梯度沿着晶体的轴向方向，并且与输出激光的轴向平行，从而有效地减小了晶体表面的热效应改善了输出激光的光束质量，实现了固体激光器高平均功率，高工作效率，高光束质量，高峰值功率。但是，传统的固体激光器工作物质的形状为棒状或板条，而薄片激光器的工作物质厚度仅仅为0.3-0.5mm，这种泵浦方式很大程度上解决了固体激光器的晶体热效应问题。随着泵浦功率的不断增加，固态增益介质的热畸变非常严重，导致输出功率减少，光束质量变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种双碟片增益晶体双键合YAG直流冷却的薄片激光器。

本发明采用的技术方案如下：一种双碟片增益晶体双键合YAG直流冷却的薄片激光器，包括左泵浦系统、右泵浦系统、左增益晶体、右增益晶体、谐振腔、直流冷却系统，所述左增益晶体、右增益晶体均包括左键合层、右键合层和中间层，所述左泵浦系统、右泵浦系统的光通过转折镜分别聚焦在左增益晶体的右键合层、右增益晶体的左键合层，所述直流冷却系统的冷却水流经左增益晶体的右键合层和右增益晶体的左键合层组成的密闭空间，所述谐振腔由一个双凹镜组成，所述双凹镜包括一个非球面的抛物反射镜和一个球面镜，所述非球面的反射镜和左增益晶体、右增益晶体共轴。

进一步的，所述左增益晶体的左键合层的左表面和右增益晶体的右键合层的右表面均镀1030um增透膜和940um的增透膜；所述左增益晶体的右键合层的右表面和右增益晶体的左键合层的左表面均镀镀1030um的增透膜和940um的反射膜。

进一步的，所述左增益晶体和右增益晶体的中间层均为掺杂Yb的YAG激光发射体，所述左增益晶体和右增益晶体的左键合层和右键合层均为没有掺杂的YAG。

进一步的，所述谐振腔的球面镜是通过匹配非球面的反射镜的曲率设置。

进一步的，所述泵浦系统包括：泵浦源1、非球面抛物反射镜8、两对90°转折柱面棱镜，所述泵浦源1发出的光准直后通过非球面抛物反射镜8将光汇聚到增益晶体5上，然后光从增益晶体5上再反射到非球面抛物反射镜8，光准直后经过两对90°转折柱面棱镜折返180°转折后，将光束又一次折返到非球面抛物反射镜8，并再次汇聚到增益晶体5上，增益晶体5将光束反射到非球面抛物反射镜8后，最后通过收光平面端镜收于谐振腔。

进一步的，所述泵浦系统中光准直是通过准直透镜实现。

进一步的，所述两对90°转折柱面棱镜有高度差。

进一步的，所述泵浦系统中还设置180°角锥棱镜，在收光平面端镜最终将光收于谐振腔之前，增益晶体5上的光再次经过非球面抛物反射镜8准直后入射到180°角锥棱镜，180°角锥棱镜将光反射到非球面抛物反射镜8，非球面抛物反射镜8将光汇聚到增益晶体5上，然后光从增益晶体5上再反射到非球面抛物反射镜8，光准直后经过两对90°转折柱面棱镜折返180°转折后，将光束又一次折返到非球面抛物反射镜8，并再次汇聚到增益晶体5上，增益晶体5将光束反射到非球面抛物反射镜8后，最后通过收光平面端镜收于谐振腔。