共輸出鏡雙諧振腔調q激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，采用不同的空間分光方式產生兩路激光，再公用一個輸出鏡實現合束輸出，分光的方式有兩類，一類是在一條光路上實現分光，光束通過中心含有小孔的第二全反鏡后分光，一部分低階模通過小孔后經過調Q器件，另一部分高階模在小孔的外圍反射回增益介質中振蕩輸出；另一類是雙路分光，分光路上有第二全反鏡，利用分光器件產生兩路光束，一路提供高平均功率，另一路產生高峰值功率，然后共輸出鏡輸出。本實用新型利用多種方式分光在共鏡輸出，可同時實現高峰值功率和高平均功率輸出，同時獲得高的脈沖能量和峰值功率的光束，產生的光束在空間分布上為一個臺階上疊加具有脈沖尖峰的波形，臺階反映平均功率，脈沖尖峰反映峰值功率。
【專利說明】共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于激光器【技術領域】，特別涉及一種共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器。
【背景技術】
[0002]在同一臺激光器上，同時既可以獲得長脈沖高能量輸出，又可以獲得高峰值功率輸出，此種激光器可大大豐富激光的應用領域，并可根據實際應用，靈活地設置激光脈沖參數，提高激光加工的質量和效率。目前，國內外還沒有一種技術能夠將高的脈沖能量與高的峰值功率結合在一起。在現有技術中獲得高脈沖能量傳統的解決方法是采用大能量的脈沖泵浦技術，可以獲得大的激光脈沖能量，但峰值功率往往較低。獲得高峰值功率激光脈沖，通常采用調Q技術，但脈沖能量又往往受限制。
【發明內容】
[0003]本實用新型克服了上述存在的缺陷，目的是解決了激光器利用空間光束分束，一束光獲得大的脈沖能量，另一束光通過調Q器件獲得高的峰值功率，兩束光在兩個激光諧振腔中，通過共用的同一激光輸出鏡實現兩束光的合束，可同時獲得高的脈沖能量和高的峰值功率，提供一種共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器。
[0004]本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器內容簡述:
[0005]本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:采用空間分光方式產生兩路激光，公用一個輸出鏡實現合束輸出；有兩種分光方式:第一種是單路分光，米用中心設有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反鏡進行分光,光路上依次為第一全反鏡、調Q器件、中心帶圓孔的第二全反鏡、激光增益介質和輸出鏡，在一條光路上實現分光，光束通過帶中心圓孔的第二全反鏡后分光；第二種是雙路分光，通過中心設有有效通光孔徑為0.5mm?5_圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡分光,主光路上依次為第一全反鏡、調Q器件、中心帶圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡、激光增益介質和輸出鏡，分光路上設有第二全反鏡。
[0006]在激光器光路上依次為全反鏡1、調Q器件、全反鏡I1、激光增益介質和輸出鏡，在全反鏡II的中心設有直徑為0.5mm?5mm圓孔；共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器為一條光路，設有兩個諧振腔，即由:全反鏡1、調Q器件、激光增益介質和輸出鏡構成的第一諧振腔，及由:全反鏡I1、激光增益介質和輸出鏡構成的第二諧振腔。
[0007]采用中心設有圓孔的45度反射鏡實現分光振蕩共鏡輸出，設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡1、調Q器件、中心帶圓孔的45度全反鏡I1、激光增益介質及輸出鏡組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡II1、調Q器件、中心設有圓孔的45度反射鏡、激光增益介質及輸出鏡組成。
[0008]采用中心設有圓孔的45度反射鏡實現分光振蕩共鏡輸出，設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡1、中心帶圓孔的45度全反鏡I1、激光增益介質及輸出鏡組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡II1、調Q器件、中心設有圓孔的45度反射鏡、激光增益介質及輸出鏡組成。
[0009]設有兩個諧振腔，采用布儒斯特分光鏡實現分光振蕩共鏡輸出，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡1、調Q器件、布儒斯特分光鏡、激光增益介質及輸出鏡組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡II1、布儒斯特分光鏡、激光增益介質及輸出鏡組成。
[0010]采用布儒斯特分光鏡實現分光振蕩共鏡輸出，設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡1、布儒斯特分光鏡、激光增益介質及輸出鏡組成;第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡II1、調Q器件、布儒斯特分光鏡、激光增益介質及輸出鏡組成。
[0011]本實用新型利用多種方式分光在共鏡輸出，可同時實現高峰值功率和高平均功率輸出，可同時獲得高的脈沖能量和高的峰值功率的光束，產生的光束在空間分布上為一個臺階上疊加具有脈沖尖峰的波形，臺階反映平均功率，脈沖尖峰反映峰值功率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器實施例1的結構示意圖；
[0013]圖2是共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器實施例2的結構示意圖；
[0014]圖3是共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器實施例3的結構示意圖；
[0015]圖4是共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器實施例4的結構示意圖；
[0016]圖5是共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器實施例5的結構不意圖；
[0017]圖中:I是全反鏡1、2是調Q器件、3是全反鏡I1、4是激光增益介質、5是輸出鏡、6是全反鏡111、7是中心設有圓孔的45度反射鏡、8是布儒斯特分光鏡。
【具體實施方式】
[0018]本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，采用不同的空間分光方式產生兩路激光，再公用一個輸出鏡實現合束輸出；米用空間分光方式產生兩路激光，公用一個輸出鏡實現合束輸出；有兩種分光方式:第一種是單路分光，利用中心設有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反鏡進行分光，光路上依次為第一全反鏡、調Q器件、中心帶圓孔的第二全反鏡、激光增益介質和輸出鏡，在一條光路上實現分光，光束通過帶中心圓孔的第二全反鏡后分光，一部分低階模通過中心孔后經過調Q器件，另一部分高階模在中心孔的外圍反射回增益介質中振蕩輸出；第二種是雙路分光，通過中心設有有效通光孔徑為0.5mm?5_圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡分光，主光路上依次為第一全反鏡、調Q器件、中心帶圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡、激光增益介質和輸出鏡，分光路上設有第二全反鏡，利用分光器件產生兩路光束，一路提供高平均功率，另一路產生高峰值功率后共輸出鏡輸出，下面結合實施例及附圖做具體說明。
[0019]實施例1
[0020]見圖1，本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，在激光器光路上依次為全反鏡I 1、調Q器件2、全反鏡II 3、激光增益介質4和輸出鏡5，在全反鏡II 3的中心設有直徑為0.5mm?5_圓孔。
[0021]共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器似為一條光路，設有兩個諧振腔，即由:全反鏡I1、調Q器件2、激光增益介質4和輸出鏡5構成的第一諧振腔，及由:全反鏡II 3、激光增益介質4和輸出鏡5構成的第二諧振腔。
[0022]工作原理為:
[0023]光束在第一諧振腔內，由經過激光介質4震蕩的光束經過全反鏡II 3中心的圓孔，高斯光束中心的一部分低階模穿過全反鏡II 3的中心圓孔，經過調Q器件2進行調Q，再經過全反鏡I I反射再次經過調Q器件2、全反鏡II 3的中心圓孔及激光增益介質4，從輸出鏡5輸出高峰值功率的激光。
[0024]光束在第二諧振腔內，由經過激光介質4震蕩的光束經過全反鏡II 3的中心圓孔，其高階模部分在圓孔的周圍反射再次進入激光增益介質中，形成振蕩放大，通過輸出鏡5輸出高平均功率。
[0025]實施例2
[0026]見圖2，本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，采用中心設有圓孔的45度反射鏡7實現分光振蕩共鏡輸出。
[0027]本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I 1、調Q器件2、中心帶圓孔的45度全反鏡II 3、激光增益介質4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡III 6、中心設有圓孔的45度反射鏡7、激光增益介質4及輸出鏡5組成。
[0028]工作原理為:
[0029]通過中心設有圓孔的45度反射鏡7的低階模光束在第一諧振腔內振蕩，經過調Q器件2產生高峰值功率脈沖，未通過中心設有圓孔的45度反射鏡7圓孔周圍的高階模在中心設有圓孔的45度反射鏡7的鏡面上反射到全反鏡III 6，形成第二諧振腔，振蕩輸出高平均功率，兩個諧振腔還是共輸出鏡輸出激光。
[0030]實施例3
[0031]見圖3，本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，采用中心設有圓孔的45度反射鏡7實現分光振蕩共鏡輸出。
[0032]本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I 1、中心帶圓孔的45度全反鏡II 3、激光增益介質4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡III 6、調Q器件2、中心設有圓孔的45度反射鏡7、激光增益介質4及輸出鏡5組成。
[0033]工作原理為:
[0034]激光低階模直接通過45度反射鏡中心進行振蕩提供高平均功率，而未通過小孔中心在小孔周圍反射到側路的聞階|旲進行調Q提供聞峰值功率。
[0035]實施例4
[0036]見圖4，本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器設有兩個諧振腔，采用布儒斯特分光鏡8實現分光振蕩共鏡輸出。
[0037]本實用新型設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I 1、調Q器件2、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡III 6、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質4及輸出鏡5組成。
[0038]工作原理為:
[0039]利用布儒斯特分光片產生兩路偏振態相互垂直的光束，一路線偏振光在第一諧振腔內振蕩，經過調Q器件2調制，積累的大量反轉粒子雪崩式的躍遷到低能級，產生高峰值功率，由布儒斯特分光片產生的另一路線偏光反射到第二諧振腔里，經過全反鏡6反射回來，第二諧振腔提供高平均功率，兩諧振腔共同由輸出鏡5輸出光束。
[0040]實施例5
[0041]見圖5本實用新型共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，采用布儒斯特分光鏡8實現分光振蕩共鏡輸出。
[0042]本實用新型設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I 1、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質4及輸出鏡5組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡III 6、調Q器件2、布儒斯特分光鏡8、激光增益介質4及輸出鏡5組成。
[0043]工作原理為:
[0044]利用布儒斯特分光片產生兩路偏振態相互垂直的光束，一路線偏振光在第一諧振腔內振蕩形成高平均功率輸出，由布儒斯特分光片產生的另一路線偏光反射到第二諧振腔里，經過調Q器件2調制，積累的大量反轉粒子雪崩式的躍遷到低能級，產生高峰值功率，第二諧振腔提供高峰值功率，兩諧振腔共同由輸出鏡5輸出光束。
[0045]總之，本實用新型不局限于上述【具體實施方式】，本領域一般技術人員根據本實用新型公開的內容，可以采用其它多種【具體實施方式】實施，因此，凡是采用本實用新型的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本實用新型保護的范圍。
[0046]本實用新型是在現有的直腔分布聲光調Q激光器基礎上，提出了一種共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，可同時獲得高的脈沖能量和高的峰值功率。雙諧振腔體現在通過一個含有小孔的全反鏡或含有小孔的45度全反鏡，將一部分低階模光束從小孔中投射過去，經過調Q器件產生高峰值功率激光輸出，將高階模光束在全反鏡小孔的外圍反射回增益介質里，或者經45度反射鏡的中心小孔周圍反射到第二光路中的全反鏡上振蕩輸出，再共輸出鏡輸出高平均功率的激光。也可以通過布儒斯特分光鏡產生兩路偏振態垂直的光束達到分光的目的，一路進行調Q輸出高峰值功率，一路自由振蕩產生高平均功率。
[0047]本實用新型產生的光束在空間分布上為一個臺階上疊加具有脈沖尖峰的波形，臺階反應平均功率，脈沖尖峰反應峰值功率，具有:
[0048](I)利用中心含有直徑為0.5mm至5mm圓孔或有效通光孔徑為0.5mm至5mm的小孔45度全反鏡，分配透過小孔調Q產生峰值和小孔周圍反射回介質中振蕩產生平均功率的比例，同時產生高平均功率與高峰值功率；
[0049](2)利用偏振分光器件，可以把激光分為偏振態相互垂直的兩路，一條支路自由振蕩提供平均功率，另一條支路在小功率情況下調Q輸出高峰值功率，兩諧振腔共輸出鏡輸出；
[0050](3)利用本發明激光器產生的高峰值功率高平均功率的階梯型脈沖光源，在打孔，切割等激光加工應用中具有更高的效率。
【權利要求】
1.一種共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:采用空間分光方式產生兩路激光，公用一個輸出鏡實現合束輸出；有兩種分光方式:第一種是單路分光，米用中心設有直徑為0.5mm?5mm圓孔的全反鏡進行分光，光路上依次為第一全反鏡、調Q器件、中心帶圓孔的第二全反鏡、激光增益介質和輸出鏡，在一條光路上實現分光，光束通過帶中心圓孔的第二全反鏡后分光；第二種是雙路分光，通過中心設有有效通光孔徑為0.5mm?5mm圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡分光，主光路上依次為第一全反鏡、調Q器件、中心帶圓孔的45度反射鏡或布儒斯特分光鏡、激光增益介質和輸出鏡，分光路上設有第二全反鏡。
2.根據權利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:在激光器光路上依次為全反鏡I (I)、調Q器件(2)、全反鏡II (3)、激光增益介質(4)和輸出鏡(5)，在全反鏡II (3)的中心設有直徑為0.5mm?5mm圓孔；共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器為一條光路，設有兩個諧振腔，即由:全反鏡I (I)、調Q器件(2)、激光增益介質(4)和輸出鏡(5)構成的第一諧振腔，及由:全反鏡II (3)、激光增益介質(4)和輸出鏡(5)構成的第二諧振腔。
3.根據權利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:采用中心設有圓孔的45度反射鏡(7)實現分光振蕩共鏡輸出，設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、調Q器件(2)、中心帶圓孔的45度全反鏡II (3)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡111(6)、中心設有圓孔的45度反射鏡(7)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成。
4.根據權利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:采用中心設有圓孔的45度反射鏡(7)實現分光振蕩共鏡輸出，設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、中心帶圓孔的45度全反鏡II (3)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡111(6)、調Q器件(2)、中心設有圓孔的45度反射鏡(7)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成。
5.根據權利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:設有兩個諧振腔，采用布儒斯特分光鏡(8)實現分光振蕩共鏡輸出，第一諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、調Q器件(2)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高平均功率輸出，依次由全反鏡III (6)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成。
6.根據權利要求1所述的共輸出鏡雙諧振腔調Q激光器，其特征在于:采用布儒斯特分光鏡(8)實現分光振蕩共鏡輸出，設有兩個諧振腔，第一諧振腔提供高平均功率輸出，依次由:全反鏡I (I)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成；第二諧振腔提供高峰值功率輸出，依次由全反鏡III (6)、調Q器件(2)、布儒斯特分光鏡(8)、激光增益介質(4)及輸出鏡(5)組成。
【文檔編號】H01S3/08GK203942141SQ201420304094
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】朱曉, 朱廣志, 朱長虹, 王海林, 郭飛, 齊麗君 申請人:鞍山華科大激光科技有限公司, 華中科技大學