[实用新型]一种具有自动温度补偿的激光器结构

说明书

本实用新型提供一种具有自动温度补偿的激光器结构，包括泵浦源、工作物质和谐振腔。谐振腔有固定光学元件的谐振腔基板，谐振腔中的至少一个影响光学腔长的光学器件固定在补偿悬臂上，补偿悬臂的热胀系数大于谐振腔基板的热胀系数；补偿悬臂的固定端与谐振腔基板固定，自由端固定所述影响光学腔长的光学器件且延伸方向与该光学元件的朝向一致。所说的各部分间的固定可以是直接固定（如直接胶接），也可以是通过固定构件固定。本实用新型中，利用补偿悬臂与谐振腔基板热胀系数的不同，自动补偿温度对光学腔长的影响。其结构简单，性能可靠，可适用于各种不同结构的激光器。还可用于激光器中准直器类泵浦源的稳定聚焦。

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，尤其涉及一种具有自动温度补偿的激光器结构。

背景技术

在腔体类光学结构中，如固体激光器的谐振腔，光学FP腔体等，腔体长度会随材料的热胀冷缩发生改变，导致负面效果。例如在无源谐振腔中，腔长的变化会引起谐振频率的变化；在固体激光器中，腔长的变化会引起激光波长的漂移；在锁模固体激光器中，腔长的变化会引起脉冲重复频率的变化。在采用部分自由空间光路的光纤激光器中，即使采用极低膨胀系数材料来制作自由空间部分的腔体以极大降低腔体的热膨胀，但还存在光纤本身的热膨胀。此类由温度带来改变由材料的物理特性决定，很难消除。有些结构采用极低膨胀系数材料来尽量减少腔长的热胀效应，然而，低膨胀系数材料有一定的工作温度范围。在温度变化大的环境中，依然难以消除此类热胀引起的负面效果。

为了解决现有技术存在的以上问题，本实用新型提出一种利用反向膨胀补偿来稳定腔体长度的结构。

发明内容

首先说明本实用新型的基本原理。如图1所示，假设图中的L为激光器谐振腔的光学腔长，因材料的热胀特性，随着温度的变化L值发生变化，导致激光器的负面效果。再如2所示，图中A表示材料为A的底板，B表示材料为B的补偿悬臂，材料B的热胀系数大于材料A，补偿悬臂与方向反向延伸。根据材料A和B的热胀系数比，调整底板与补偿悬臂的长度比，即可补偿腔长的热胀变化，使L保持恒定。当然，也可以是两个相向布置的补偿悬臂，使两个补偿悬臂自由端的距离不受热胀的影响。在更复杂的腔体结构中，还可以是多个补偿悬臂。

本实用新型即根据该原理提出一种具有自动温度补偿的激光器结构。

以下具体说明本实用新型的技术方案。

一种具有自动温度补偿的激光器结构，包括泵浦源、工作物质和谐振腔。谐振腔有固定光学元件的谐振腔基板，谐振腔中的至少一个影响光学腔长的光学器件固定在补偿悬臂上，补偿悬臂的热胀系数大于谐振腔基板的热胀系数，补偿悬臂的固定端与谐振腔基板固定，自由端固定所说影响光学腔长的光学器件且延伸方向与该光学元件的朝向一致。所说的各部分间的固定可以是直接固定（如直接胶接），也可以是通过固定构件固定。

常见的激光器谐振腔为反射镜构成的自由空间谐振腔，或为设在两端共两个反射镜造成直线光路，或多个反射镜造成折线光路。光学腔长为空间腔长，即两端反射镜间的单程光路长度，所说的影响光学腔长的光学器件即为反射镜。也有激光器的谐振腔采用其它结构，比如全光纤谐振腔，光纤的光学长度则为光学腔长，所说的影响光学腔长的光学器件为光纤；再如，兼有光纤和自由空间的谐振腔，光学腔长为空间腔长与光纤腔长之和，其中的反射镜、光纤、光纤准直器均为影响光学腔长的光学器件。

谐振腔基板热胀冷缩导致光学腔长发生变化，补偿悬臂的加入，带动其上固定的光学器件逆向伸缩。悬臂的长度小于谐振腔的长度，但由于其热胀系数大于谐振腔基板的热胀系数，只要选取适当的材料长度，即可抵消谐振腔基板热胀冷缩对光学腔长的影响。

当激光器的谐振腔为双反射镜结构时，优选方案为一端或两端反射镜固定在补偿悬臂上，以补偿光学腔长的热胀缩。

当激光器的谐振腔为多反光镜的折叠光路谐振腔时，作为优选案，一个或多个反射镜，分别固定在各自的补偿悬臂上。