[发明专利]适用于极端环境的高功率激光器及其激光产生方法有效
申请号: | 202110523679.2 | 申请日: | 2021-05-13 |
公开(公告)号: | CN113451870B | 公开(公告)日: | 2023-04-07 |
发明(设计)人: | 张普;王博;赵卫 | 申请(专利权)人: | 中国科学院西安光学精密机械研究所 |
主分类号: | H01S3/0941 | 分类号: | H01S3/0941;H01S3/08;H01S3/109;H01S3/11;H01S3/16;H01S3/042;H01S3/04 |
代理公司: | 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 | 代理人: | 史晓丽 |
地址: | 710119 陕西省西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 适用于 极端 环境 功率 激光器 及其 激光 产生 方法 | ||
本发明涉及激光技术领域,具体涉及一种适用于极端环境的高功率激光器及其激光产生方法,以解决现有激光器在极端恶劣环境下,存在谐振腔的光束质量劣化和输出能量急剧下降,甚至失谐停止输出,以及输出波长振荡频率漂移、输出光斑质量变差、输出功率不稳的问题。适用于极端环境的高功率激光器,包括谐振腔和设置在谐振腔一侧的脉冲激光输出单元;谐振腔包括沿光路由左至右依次设置的角锥棱镜、至少一个泵浦模块、调q模块和输出偏振分束镜,设置在输出偏振分束镜反射光路上的反射偏振分束镜,以及依次设置在反射偏振分束镜反射光路上的光楔、倍频晶体和第三全反镜;本发明还公开一种适用于极端环境的高功率激光器的激光产生方法。
技术领域
本发明涉及激光技术领域,具体涉及一种适用于极端环境的高功率激光器及其激光产生方法。
背景技术
大功率半导体激光器泵浦固体激光器(Diode-pumped solid-state laser)在光束质量、冷却技术、非线性频率转换等技术方面都取得了突破性进展,已经直接或间接应用于激光加工、激光医疗、激光显示、航空航天等领域。随着半导体激光器泵浦固体激光器的广泛应用,对极端环境下可靠性提出了更高的要求,如在材料加工中,要面临灰尘大、空气湿度大、温度较高的恶劣环境;用于航天和航空的激光器,在飞机引擎、航天器动力舱和发动机附近等将面临高温、空间辐射、运动过程中的巨大机械冲击及高频率的振动等考验;船载激光器不仅面临高振动冲击,并且还将面临高湿度的环境。
目前,对于高温、低温、高低温循环、振动、冲击等极端环境条件下工作及存储的高功率半导体激光器泵浦全固态激光器技术仍旧不够成熟。
一方面,LD泵浦的全固态激光器在极端恶劣环境条件下易产生机械变形,激光器谐振腔在恶劣环境下其平行度易变化,导致光束质量劣化和输出能量急剧下降,甚至失谐停止输出。
另一方面,目前绝大多数的LD泵浦的全固态激光器都采用单波长泵浦,激光器的波长极其依赖于环境温度,如果环境温度与激光器工作温度范围相差较大,这些因素都会导致输出波长振荡频率漂移、输出光斑质量变差以及输出功率的不稳等现象,半导体激光器泵源具有中心波长随着温度漂移而变化的温度特性。进而激光器工作时必须配有复杂的温控装置对LD与激光晶体进行温度控制,使现有固体激光器存在结构复杂,体积庞大,使用环境受限等问题。
发明内容
本发明在于解决目前LD泵浦的全固态激光器在极端恶劣环境条件下,一方面,存在激光器谐振腔的光束质量劣化和输出能量急剧下降,甚至出现失谐停止输出的问题;另一方面,激光器的输出波长振荡频率漂移、输出光斑质量变差以及输出功率的不稳,而要解决这一问题,则会导致激光器存在结构复杂,体积庞大,使用环境受限的问题,而提供一种适用于极端环境的高功率激光器及其激光产生方法。
本发明所采用的技术方案为:
一种适用于极端环境的高功率激光器,其特殊之处在于:包括谐振腔和设置在谐振腔一侧的脉冲激光输出单元;
所述谐振腔包括沿光路由左至右依次设置的角锥棱镜、至少一个泵浦模块、调q模块和输出偏振分束镜,设置在输出偏振分束镜反射光路上的反射偏振分束镜,以及依次设置在反射偏振分束镜反射光路上的光楔、倍频晶体和第三全反镜;所述反射偏振分束镜的反射面与输出偏振分束镜的反射光路呈45°夹角;
所述泵浦模块包括半导体激光器泵浦源和安装在半导体激光器泵浦源上的增益介质,所述增益介质设置在所述光路上;
所述脉冲激光输出单元包括设置在输出偏振分束镜透射光路上的分束镜、设置在分束镜反射光路上的第一全反镜,所述分束镜的反射面与输出偏振分束镜的透射光路呈45°夹角,所述第一全反镜的反射面与分束镜的反射光路呈90°夹角,第一全反镜的反射光反射至分束镜,经由分束镜透射,其透射光路上设置第二全反镜;
所述半导体激光器泵浦源用于向增益介质发射泵浦激光,增益介质将泵浦激光转化为基频激光;
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