[发明专利]一种具有高光束质量和高输出效率的陶瓷激光器及设计方法

权利要求书

1.一种具有高光束质量和高输出效率的陶瓷激光器，它至少包括激光二极管泵浦源(2)、激光谐振腔；激光谐振腔包括谐振腔输入镜(1)、激光介质(3)、谐振腔输出镜(4)，激光介质(3)在谐振腔输入镜(1)和谐振腔输出镜(4)之间，激光介质(3)是YAG透明陶瓷棒，所述YAG透明陶瓷棒的长度为l，直径为D，其特征是：在长度为l的YAG透明陶瓷棒轴线上，小于直径D长度为YAG透明陶瓷棒长l的柱形空间有掺杂的Nd³⁺，光二极管泵浦源(2)对长度为l的YAG透明陶瓷棒进行泵浦，在谐振腔输入镜(1)和谐振腔输出镜(4)之间的谐振腔产生基模或低阶模振荡光产生增益放大输出。

2.根据权利要求1所述的一种具有高光束质量和高输出效率的陶瓷激光器，其特征是：所述的激光介质(3)为中心掺杂Nd³⁺周围不掺杂Nd³⁺的YAG棒状陶瓷，激光二极管泵浦源(2)通过侧面泵浦陶瓷激光介质棒的Nd³⁺掺杂区域，使泵浦光进入Nd³⁺掺杂区域的掺杂粒子被吸收，限制腔内能够振荡的激光范围，使得输出激光为基模高斯光束或低阶模高斯光束。

3.一种具有高光束质量和高输出效率的陶瓷激光器方法，其特征是：依据谐振腔的理论对激光器中的相关参数进行设计，设L为谐振腔腔长，两个反射镜的曲率半径分别为R₁和R₂，根据稳定腔理论可以得到两个腔镜上基模高斯激光的光斑半径ω₁和ω₂分别为：

其中，λ为激光波长，且满足稳定性条件，0＜g₁g₂＜1。

则腔内基模高斯光的平均直径可以估计为

控制激光介质中增益区的直径是通过控制激光陶瓷介质直径D内的柱形空间掺杂Nd³⁺，柱形空间掺杂Nd³⁺的直径是腔内高斯光平均直径的1～2倍，并小于激光陶瓷介质直径D。

4.根据权利要求3所述的一种具有高光束质量和高输出效率的陶瓷激光器方法，其特征是：依据谐振腔的理论对激光器中的相关参数进行设计，可以是确认了两个反射镜的曲率半径R₁和R₂的一个，确认了同时确认了腔长L，可以通过公式计算曲率半径R₁和R₂的另一个。

5.根据权利要求3所述的一种具有高光束质量和高输出效率的陶瓷激光器方法，其特征是：依据谐振腔的理论对激光器中的相关参数进行设计，当然也可以确认了两个反射镜的曲率半径R₁和R₂、腔长，获取激光陶瓷介质中心掺杂区域直径，或确认了两个反射镜的曲率半径R₁和R₂、激光陶瓷介质中心掺杂区域直径，获取腔长。