一種微型固體激光器制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學技術領域，涉及一種激光器制作方法，特別是一種微型固體激光器制作方法，主要應用于物質分析、激光加工、激光照明、光學顯微、光學操控、光電檢測、光通訊、過程控制、激光雷達、激光幾何參數測量等領域中的微型光源。
【背景技術】
[0002]激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發的物質中放大或振蕩發射的器件。在激光器中，用光、電及其他辦法對物質進行激勵，使得其中一部分粒子激發到能量較高的狀態，當這種狀態的粒子數大于能量較低狀態的粒子數時，由于受激輻射，物質就能對某一波長的光輻射產生放大作用，也就是這種波長的光輻射通過物質時，會發射強度放大并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射。工作介質是固體的激光器稱為固體激光器，此種工作物質通過燈、半導體激光器陣列、其他激光器光照泵浦得到激發。在先技術中存在一種固體激光器制作方法，參見Newport公司、Coherent公司、Quantel公司等廠家的固體激光器產品，制作方法是利用固態增益介質作為工作介質，利用獨立反射鏡構成諧振腔，泵浦光激發產生激光，本發明雖然具有一定有點，但是存在不足，由于通過獨立反射鏡構建諧振腔，制作工藝復雜，獨立反射鏡和工作增益介質之間存在位置擺放固定要求，機械結構部件較多，結構復雜，影響激光工作輸出特性的穩定性，影響激光器性能和可靠性，影響應用范圍，并且難于微型化。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于針對上述技術的不足，提供一種微型固體激光器制作方法，具有系統簡單、便于實現、單元件諧振腔結構、制作簡單、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于擴充、應用范圍廣等特點。
[0004]本發明的基本構思是:基于固體增益介質本身固態特性，將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構；在多邊形柱狀結構的每個側面上設置有反射膜，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口 ；泵浦光束從至少一個側面入射激勵固體增益介質，受激發射光在多邊形柱狀結構諧振腔內多次傳播，形成穩定激光輸出。
[0005]本發明的一種微型固體激光器制作方法，其具體的技術方案如下:
步驟(I)將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構，多邊形柱狀結構的多個側面為光學工作面；
步驟(2)在固體增益介質的多個側面上設置有反射膜，反射膜對于激光工作波長為高反射率，反射率均不低于93%，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口 ；至少一個側面的反射膜對于泵浦光束波長為高透過率，透過率均不低于90%，作為泵浦光輸入窗口 ；
步驟(3)泵浦光束經過泵浦光輸入窗口入射到固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔，受激發射光在多邊形柱狀結構諧振腔內多次傳播，形成穩定激光光場，激光從激光輸出窗口輸出。
[0006]所述的固體增益介質為等邊多邊形柱狀結構、對稱非等邊多邊形柱狀結構的一種。
[0007]所述的固體增益介質的側面設置的反射膜為多層介質反射膜、金屬反射膜、微結構反射膜的一種。
[0008]所述的固體增益介質的材料為紅寶石、摻釹釔鋁石榴石、氟化釔鋰、自激活激光晶體、可調諧激光晶體的一種。
[0009]所述的泵浦光束為半導體激光器光束、氣體激光器光束、固態激光器光束、染料激光器光束、非相干光束的一種。
[0010]本發明中固態增益介質加工、反射膜技術、泵浦光技術等均為成熟技術。本發明的發明點在于基于固體增益介質本身固態特性，將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構；在多邊形柱狀結構的每個側面上設置有反射膜，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔，給出一個系統簡單、便于實現、單元件諧振腔結構、制作簡單、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于擴充、應用范圍廣等特點的微型固體激光器制作方法。
[0011]與現有技術相比，本發明的優點:
I)在先技術中的固體激光器通過獨立反射鏡構建諧振腔，制作工藝復雜、獨立反射鏡和工作增益介質之間存在位置擺放固定要求，機械結構部件較多，結構復雜。本發明基于固體增益介質本身固態特性，將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構；在多邊形柱狀結構的每個側面上設置有反射膜，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口。本發明屬于單元件諧振腔結構，系統簡單、便于實現、單元件諧振腔結構、可靠性高、集成度高，固體激光器制作方法簡單。
[0012]2)在先技術中的固體激光器的系統構建影響激光工作輸出特性的穩定性，影響激光器性能和可靠性，影響應用范圍，并且難于微型化。本發明采用單一部件構成諧振腔，并且為固態元件，部件制作工藝簡單，所制備的激光器也易于微型化、易于集成、功能易于擴充、應用范圍廣。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的一種實施例結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0015]本發明的一種微型固體激光器制作方法，如圖1所示，是基于固體增益介質本身固態特性，將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構；在多邊形柱狀結構的每個側面上設置有反射膜，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口 ；泵浦光束從至少一個側面入射激勵固體增益介質，受激發射光在多邊形柱狀結構諧振腔內多次傳播，形成穩定激光輸出。
[0016]本實施例的具體實現步驟為:
步驟(I)將固體增益介質I加工成多邊形柱狀結構，多邊形柱狀結構的多個側面為光學工作面。本實施例中固體增益介質I采用摻釹釔鋁石榴石，加工成具有軸對稱的矩形柱狀結構；
步驟(2)在固體增益介質I的多個側面上設置有反射膜，反射膜對于激光工作波長為高反射率，反射率均不低于93%，固體增益介質I自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口 ；至少一個側面的反射膜對于泵浦光束波長為高透過率，透過率均不低于90%，作為泵浦光輸入窗口。本實施例中，固體增益介質I共有四個側面，分別設置有第一反射膜101、第二反射膜102、第三反射膜103、第四反射膜104，第一反射膜101、第二反射膜102和第四反射膜104共四個反射膜對于激光工作波長的反射率為99% ;第三反射膜103對于激光工作波長的反射率為97%，作為激光輸出窗口 ；第一反射膜101對于泵浦光束波長的透過率為98%，作為泵浦光輸入窗口 ；
步驟(3)泵浦光束2經過泵浦光輸入窗口的第一反射膜101入射到固體增益介質I自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔，受激發射光在多邊形柱狀結構諧振腔內多次傳播，形成穩定激光光場，激光3從作為激光輸出窗口的第三反射膜103輸出。
[0017]本實施例成功實現了 1064納米波長的激光輸出。本發明具有系統簡單、便于實現、單元件諧振腔結構、制作簡單、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于擴充、應用范圍廣等特點。
[0018]以上所述的【具體實施方式】對本發明的技術方案和有益效果進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發明的最優選實施例，并不用于限制本發明，凡在本發明的原則范圍內所做的任何修改、補充和等同替換等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種微型固體激光器制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(I)將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構，多邊形柱狀結構的多個側面為光學工作面； 步驟(2)在固體增益介質的多個側面上設置有反射膜，反射膜對于激光工作波長為高反射率，反射率均不低于93%，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口 ；至少一個側面的反射膜對于泵浦光束波長為高透過率，透過率均不低于90%，作為泵浦光輸入窗口 ； 步驟(3)泵浦光束經過泵浦光輸入窗口入射到固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔，受激發射光在多邊形柱狀結構諧振腔內多次傳播，形成穩定激光光場，激光從激光輸出窗口輸出。
2.如權利要求1所述的一種微型固體激光器制作方法，其特征在于:所述的固體增益介質為等邊多邊形柱狀結構、對稱非等邊多邊形柱狀結構的一種。
3.如權利要求1所述的一種微型固體激光器制作方法，其特征在于:所述的固體增益介質的側面設置的反射膜為多層介質反射膜、金屬反射膜、微結構反射膜的一種。
4.如權利要求1所述的一種微型固體激光器制作方法，其特征在于:所述的固體增益介質的材料為紅寶石、摻釹釔鋁石榴石、氟化釔鋰、自激活激光晶體、可調諧激光晶體的一種。
5.如權利要求1所述的一種微型固體激光器制作方法，其特征在于:所述的泵浦光束為半導體激光器光束、氣體激光器光束、固態激光器光束、染料激光器光束、非相干光束的一種。
【專利摘要】本發明涉及一種微型固體激光器制作方法。現有技術結構復雜、工藝復雜、難于微型化。基于固體增益介質本身固態特性，將固體增益介質加工成多邊形柱狀結構；在多邊形柱狀結構的每個側面上設置有反射膜，固體增益介質自身形成的多邊形柱狀結構諧振腔；至少一個側面的反射率低于其余側面反射率，作為激光輸出窗口；泵浦光束從至少一個側面入射激勵固體增益介質，受激發射光在多邊形柱狀結構諧振腔內多次傳播，形成穩定激光輸出。本發明具有系統簡單、便于實現、單元件諧振腔結構、制作簡單、可靠性高、集成度高、易于微型化、易于集成、功能易于擴充、應用范圍廣等特點。
【IPC分類】H01S3-06, H01S3-081, H01S3-16
【公開號】CN104577651
【申請號】CN201510029590
【發明人】高秀敏, 楊杰, 辛青, 逯鑫淼, 顧海濤
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月21日