專利名稱：雙輸出端面泵浦全固態激光器的制作方法
技術領域：
本發明涉及激光器，特別是一種雙輸出端面泵浦全固態激光器。
背景技術：
二極管泵浦全固態激光器是指用激光二極管代替閃光燈泵浦固體激光器增益介 質的激光器，它集成了二極管激光器和固體激光器的優勢于一體，具有轉換效率高，器件結 構緊湊，體積小，壽命長，可靠性高，結構牢固，光束質量好等特點。 端面泵浦方式是沿著激光晶體的端面進行泵浦，是激光二極管泵浦固體激光器常 用的一種泵浦方式，其激光增益介質是固體介質，能摻雜高濃度離子，從而使激光介質內易 形成高功率密度激光光子，具有較高的光光轉換效率，較低的激光輸出閾值。在端面泵浦全 固態激光器中，二極管激光輸出的激光光束通過耦合光纖和光學聚焦系統后，沿著激光增 益介質通光方向進入到激光介質，與諧振腔內的諧振光束重疊在一起，可得到良好的光束 模式匹配，以其能夠最大的利用激光二極管輸出的能量，這樣既提高激光器整體轉換效率， 又可以提高輸出光的光束質量。 在一些端面泵浦激光器的實際工業應用中，需要在同一個激光器中輸出兩束功率 相同的激光光束。如在工業激光打標中，當需要一次對兩個產品同時進行相同標記的時候， 或者在一個較大的面積上進行標刻的時候，傳統的輸出一束激光顯然不能滿足上述要求， 常規的方法是在一個二極管激光器端面泵浦全固態激光器光束的前端，額外加一個裝置， 即所謂的光學分光器，用光學分光器將一束激光分成兩束光束，然后再進行使用。但這樣做 就會在分光的過程中不可避免的會損耗激光輸出能量，同時也會使原有的好的激光輸出光 斑模式變差。由于分光效果不佳，將導致兩束激光光束功率不同，輸出光的光斑大小不等， 偏振方向亦有所改變。
發明內容
本發明的目的是設計一種可以同時輸出兩束激光光束且功率相等的雙輸出端面 泵浦全固態激光器。
為了達到上述目的，本發明采用以下技術解決方案一種雙輸出端面泵浦全固態
激光器，其特征在于它包含第一泵浦源、第二泵浦源、諧振腔、第一個二相色鏡、第二個二相
色鏡、第一增益介質和第二增益介質，其中，所述的諧振腔由兩個相對平行設置的平面輸出
耦合鏡構成，所述諧振腔的諧振光路為直線型，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡
分別設在所述的第一泵浦源和第二泵浦源的輸出泵浦光路上，并與所在的輸出泵浦光路呈
一定夾角，使二相色鏡對泵浦光起折射作用，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡設
置方向呈90°夾角，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡的折射光路與諧振腔中的諧
振光路兩兩重合，所述的第一增益介質和第二增益介質設在所述的第一個二相色鏡和第二
個二相色鏡之間所在的直線型諧振光路上。 所述的平面輸出耦合鏡最佳輸出透過率為20%。
所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡分別與所在的泵浦光路運行方向呈 45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側鍍制有 泵浦光全反膜。 為了達到上述目的，本發明還可以采用以下另一種技術解決方案一種雙輸出端
面泵浦全固態激光器，其特征在于它包含第一泵浦源、第二泵浦源、諧振腔、第一增益介質
和第二增益介質，其中，所述的諧振腔由設置在同一水平線上的第一平面輸出耦合鏡、第二
平面輸出耦合鏡、第一個二相色鏡和第二個二相色鏡構成，所述諧振腔的諧振光路為"U"
型，所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡設在"U"型諧振光路的轉折點處，并與所在的
諧振光路呈一定夾角，使二相色鏡對諧振光起折射作用，所述的第一個二相色鏡和第二個
二相色鏡設置方向呈90°夾角，所述的第一增益介質和第二增益介質設在所述的第一個二
相色鏡和第二個二相色鏡之間所在的諧振光路上，所述的第一泵浦源和第二泵浦源的輸出
泵浦光路與所述的第一增益介質和第二增益介質所在的諧振光路相重合。 所述的平面輸出耦合鏡最佳輸出透過率為20%。 所述的第一個二相色鏡和第二個二相色鏡分別與所在的諧振光路運行方向呈 45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有泵浦光增透介質膜，二相色鏡與諧振光相對的一側還鍍制 有諧振光全反膜。 由于本發明的全固態激光器特點是無全返鏡，構成諧振腔的兩個腔鏡可采用透過 率相等的輸出耦合鏡，輸出的兩束激光光束由同一個諧振腔產生，因此其輸出的功率不僅 相等，而且偏振方向、輸出光束半徑和發散角也完全相同。同時，通過同步調節兩個輸出耦 合鏡的輸出透過率，保證諧振腔內有足夠的光子能量來保證足夠的增益，以持續輸出激光。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本實施例1結構原理示意圖。
圖2為本實施例2結構原理示意圖。
具體實施方式
實施例1 : 如圖1所示，本實施例1包含第一泵浦源8、第二泵浦源7、諧振腔、第一個二相色 鏡2、第二個二相色鏡5、第一增益介質3和第二增益介質4，其中，所述的諧振腔由兩個相對 平行設置的平面輸出耦合鏡1、6構成，所述的諧振腔的諧振光路為直線型，所述的第一個 二相色鏡2和第二個二相色鏡5分別設在所述的第一泵浦源8和第二泵浦源7的輸出泵浦 光路上，并與所在的輸出泵浦光路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光起折射作用，所述的第 一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5設置方向呈90°夾角，所述的第一個二相色鏡2和第 二個二相色鏡5的折射光路與諧振腔中的諧振光路兩兩重合，所述的第一增益介質3和第 二增益介質4設在所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5之間所在的直線型諧振光 路上。 所述的平面輸出耦合鏡1、6最佳輸出透過率為20%。一般如果輸出耦合鏡輸出透 過率過大會增大其激光器輸出閾值；如果過小，在輸出同等功率的激光的同時，諧振腔內的光子密度過大，在需要脈沖輸出時，給調Q器件鎖光增大難度，并且對長時間穩定運行也有
一定影響。這里有兩個輸出耦合鏡，因此單個輸出耦合鏡的輸出透過率不能過大，輸出透過
率為20%為我們得到的最佳值。 所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5分別與所在的泵浦光路運行方向呈 45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側鍍制有 泵浦光全反膜。 二相色鏡兩側鍍制諧振光增透介質膜，使諧振光在諧振腔內諧振運行過程中，通 過二相色鏡時，減小諧振光在二相色鏡的兩個表面反射或散射的效應造成的能量損失，降 低激光器閾值，提高其輸出功率。 另外二相色鏡靠近泵浦光一側還要鍍制45°角度的情況下泵浦光的全反膜，以改 變泵浦光的運行方向，以使得泵浦光方向在改變45。后與晶體通光方向同線，順利進入激 光增益晶體。 工作時，由第一泵浦源8和第二泵浦源7同時輸出功率相等、光斑大小為0. 4mm、能 量均勻的兩束泵浦光，然后同時經二相色鏡2、5反射改變90。后進入到增益介質，兩塊相 同的增益介質3、4吸收相同的泵浦光能量后分別產生熒光輻射，輻射產生的熒光在兩輸出 耦合鏡組成的激光諧振腔之間的光路中來回振蕩，諧振光在分別通過兩個增益介質時，產 生更強烈受激輻射，諧振腔內諧振的光子數超過其本身的輸出閾值時候，一部分諧振激光 分別同時通過輸出耦合鏡1、6，輸出波長為1064nm的兩束激光光束，兩束激光光束輸出功 率大小相等，偏振方向相同，輸出光束半徑和發散角也完全相同。隨著泵浦光能量的增加， 兩束物理參數相同的激光光束的功率亦同時同步增加。
實施例2 : 如圖2所示，本實施例2包含第一泵浦源8、第二泵浦源7、諧振腔、第一增益介質 3和第二增益介質4，其中，所述的諧振腔由設置在同一水平線上的第一平面輸出耦合鏡1、 第二平面輸出耦合鏡6、第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5構成，所述的諧振腔的諧振 光路為"U"型，所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5設在"U"型諧振光路的轉折 點處，所述的第一增益介質3和第二增益介質4設在所述的第一個二相色鏡2和第二個二 相色鏡5之間所在的諧振光路上，所述的第一泵浦源8和第二泵浦源7的輸出泵浦光路與 所述的第一增益介質3和第二增益介質4所在的諧振光路相重合。
所述的平面輸出耦合鏡1、6最佳輸出透過率為20%。 所述的第一個二相色鏡2與所在的泵浦光路運行方向呈45°夾角，所述的第二個 二相色鏡5與所在的泵浦光路運行方向呈45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有諧振光增透介質 膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側鍍制有泵浦光全反膜。 所述的第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5分別與所在的諧振光路運行方向呈 45°夾角，二相色鏡兩側鍍制有泵浦光增透介質膜，二相色鏡與諧振光相對的一側還鍍制 有諧振光全反膜。 二相色鏡鍍制諧振光全反膜，目的是使諧振光在諧振腔內諧振時，改變諧振光運 行方向，又讓諧振光在此處無能量損耗，使得腔內諧振光運行由直線變為折疊型，使光路中 各個光學元件更加緊湊，以減小激光器整體長度。 二相色鏡兩側鍍制泵浦光增透介質膜，使泵浦光在進入增益介質前，能使泵浦光
5大部分能量通過二相色鏡，減小其泵浦光能量在此處的損耗，最大限度的進入增益介質。
工作時，由第一泵浦源8和第二泵浦源7同時輸出功率相等、光斑大小為0. 4mm、能 量均勻的兩束泵浦光，然后同時通過第一個二相色鏡2和第二個二相色鏡5后進入到增益 介質，兩塊相同的增益介質3、4吸收相同的泵浦光能量后分別產生熒光輻射，輻射產生的 熒光在兩輸出耦合鏡1、6和二相色鏡2、5組成的激光諧振腔的"U"型光路中來回振蕩，諧振 光在分別通過兩個增益介質時，產生更強烈受激輻射，諧振腔內諧振振蕩的光子數超過其 本身的輸出閾值時候，一部分諧振激光分別同時通過輸出耦合鏡1、6，輸出波長為1064nm 的兩束激光光束，兩束激光光束輸出功率大小相等，偏振方向相同，輸出光束半徑和發散角 也完全相同。隨著泵浦光能量的增加，兩束物理參數相同的激光光束的功率亦同時同步增 加。 綜上所述，本發明與現有技術相比具有以下優點 1、激光光束輸出物理參數一致。由于輸出的兩束激光光束由同一個諧振腔產生，
其輸出的功率不僅相等，而且偏振方向、輸出光束半徑和發散角也完全相同。 2、輸出功率大，實用性強。由于采用雙泵浦系統，激光器的整體泵浦輸入功率得到
增加，使兩束相同的激光束中的任何一束光束的輸出功率都不小于傳統單端面泵浦激光器
所輸出的功率，單束光束輸出功率大，實用性強。 3、光束質量好。由于采用雙晶體結構，緩解了激光器本身的熱透鏡效應，進而改善 激光器輸出光的光束質量，使得激光器在輸出較大功率的同時，還
權利要求
一種雙輸出端面泵浦全固態激光器，其特征在于它包含第一泵浦源(8)、第二泵浦源(7)、諧振腔、第一個二相色鏡(2)、第二個二相色鏡(5)、第一增益介質(3)和第二增益介質(4)，其中，所述的諧振腔由兩個相對平行設置的平面輸出耦合鏡(1)、(6)構成，所述諧振腔的諧振光路為直線型，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)分別設在所述的第一泵浦源(8)和第二泵浦源(7)的輸出泵浦光路上，并與所在的輸出泵浦光路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光起折射作用，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)設置方向呈90°夾角，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)的折射光路與諧振腔中的諧振光路兩兩重合，所述的第一增益介質(3)和第二增益介質(4)設在所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)之間所在的直線型諧振光路上。
2. 根據權利要求1所述的雙輸出端面泵浦全固態激光器，其特征在于所述的平面輸出 耦合鏡(1)、 (6)最佳輸出透過率為20%。
3. 根據權利要求2所述的雙輸出端面泵浦全固態激光器，其特征在于所述的第一個二 相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)分別與所在的泵浦光路運行方向呈45。夾角，二相色鏡 兩側鍍制有諧振光增透介質膜，二相色鏡與泵浦光相對的一側還鍍制有泵浦光全反膜。
4. 一種雙輸出端面泵浦全固態激光器，其特征在于它包含第一泵浦源(8)、第二泵浦 源(7)、諧振腔、第一增益介質(3)和第二增益介質(4)，其中，所述的諧振腔由設置在同一 水平線上的第一平面輸出耦合鏡(1)、第二平面輸出耦合鏡(6)、第一個二相色鏡(2)和第 二個二相色鏡(5)構成，所述諧振腔的諧振光路為"U"型，所述的第一個二相色鏡(2)和第 二個二相色鏡(5)設在"U"型諧振光路的轉折點處，并與所在的諧振光路呈一定夾角，使 二相色鏡對諧振光起折射作用，所述的第一個二相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)設置方 向呈90°夾角，所述的第一增益介質(3)和第二增益介質(4)設在所述的第一個二相色鏡 (2)和第二個二相色鏡(5)之間所在的諧振光路上，所述的第一泵浦源(8)和第二泵浦源 (7)的輸出泵浦光路與所述的第一增益介質(3)和第二增益介質(4)所在的諧振光路相重合。
5. 根據權利要求4所述的雙輸出端面泵浦全固態激光器，其特征在于所述的平面輸出 耦合鏡(1)、 (6)最佳輸出透過率為20%。
6. 根據權利要求5所述的雙輸出端面泵浦全固態激光器，其特征在于所述的第一個二 相色鏡(2)和第二個二相色鏡(5)分別與所在的諧振光路運行方向呈45。夾角，二相色鏡 兩側鍍制有泵浦光增透介質膜，二相色鏡與諧振光相對的一側還鍍制有諧振光全反膜。
全文摘要
本發明涉及激光器，特別是一種雙輸出端面泵浦全固態激光器。它包含兩個泵浦源、直線型諧振腔、兩個二相色鏡和兩個增益介質，其中，所述的第一個和第二個二相色鏡分別設在所述的第一和第二泵浦源的輸出泵浦光路上，并與所在的輸出泵浦光路呈一定夾角，使二相色鏡對泵浦光的折射光路與諧振腔中的諧振光路兩兩重合，所述的第一和第二增益介質設在所述的第一個和第二個二相色鏡之間所在的直線型諧振光路上。其目的是為了設計一種可以同時輸出兩束激光光束且功率相等的雙輸出端面泵浦全固態激光器。與現有技術相比，具有激光光束輸出物理參數一致，輸出功率大，實用性強，光束質量好等優點。
文檔編號H01S3/06GK101710669SQ20091026235
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月16日 優先權日2009年12月16日
發明者鄭宣成, 陳柏眾 申請人:溫州市嘉泰激光科技有限公司