一種全固態激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種全固態激光器，尤其涉及一種采用以光控光穩定激光能量輸出的全固態激光器。
【背景技術】
[0002]國內外同等功率的激光器，大多采用種子放大技術或激光器電源電壓能量自反饋技術，但是利用這兩種技術而制造出的激光器輸出不穩定，而且輸出的激光的能量也不是特別高，不滿足廣泛使用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種全固態激光器，用以解決傳統的激光器輸出不穩定、而且輸出能量不高的問題。
[0004]為實現上述目的，本發明的方案包括一種全固態激光器，包括激光諧振腔，激光諧振腔中設有復合激光晶體，對應所述復合激光晶體設有栗浦光源；所述栗浦光源包括一個或者至少兩個沿所述諧振腔中光路方向間隔設置的栗浦光單元，所述栗浦光單元為至少兩個半導體沿所述復合激光晶體周向設置的半導體陣列。
[0005]所述激光諧振腔包括全反射鏡和用于部分透射、部分反射激光的半反射鏡，所述復合激光晶體設置在所述全反射鏡和半反射鏡之間的激光光路上，所述復合激光晶體和所述全反射鏡之間的光路上設置有調Q晶體，所述調Q晶體和復合激光晶體鍵合。
[0006]所述復合激光晶體為振蕩級激光Nd:YAG晶體；所述調Q晶體為透過率為50%的摻Cr4+的YAG Q晶體，用于對振蕩級激光Nd: YAG晶體進行脈寬壓縮，使振蕩級激光Nd: YAG晶體輸出的激光獲得窄脈寬輸出。
[0007]所述振蕩級激光Nd: YAG晶體為摻1 % Nd離子的YAG晶體，該振蕩級激光Nd: YAG晶體兩端鍍1064nm增透膜。
[0008]所述激光器還包括一個放大級Nd: YAG晶體，所述放大級Nd: YAG晶體設置在所述半反射鏡的出射光路上，用于對半反射鏡的出射激光進行一級放大。
[0009]所述全固態激光器還包括一個輔助光源，所述輔助光源包括一個或者至少兩個沿所述激光光路間隔設置的輔助單元，所述輔助單元為由至少兩個半導體沿所述放大級Nd:YAG晶體周向設置的半導體陣列。
[0010]所述激光器還包括一個光電探測器，所述光電探測器的尾纖用于取樣所述半反射鏡與所述復合激光晶體之間光路上的激光，所述光電探測器控制連接一個用于驅動所述栗浦光源的陣列驅動源；光電探測器根據取樣的激光進行數據處理，并輸出給所述陣列驅動源相應地驅動信號。
[0011]所述半反射鏡與所述復合激光晶體之間的光路上設置有一個起偏棱鏡，用于對穿過該起偏棱鏡的激光進行偏振處理，符合透光條件的激光通過，不符合透光條件的激光輸出所述激光諧振腔外；所述激光器還包括設置依次設置在所述半反射鏡與所述放大級Nd:YAG晶體之間光路上的光闌和折轉棱鏡，依次經半反射鏡和光闌后射出的激光經過所述折轉棱鏡的折轉后輸入給所述放大級Nd:YAG晶體。
[0012]激光器包括一個金屬熱沉，該金屬熱沉分為兩個熱沉板:第一熱沉板和第二熱沉板，所述復合激光晶體和放大級激光Nd:YAG晶體焊接在所述第一熱沉板上，用于為復合激光晶體和放大級激光Nd:YAG晶體進行散熱；所述栗浦光源和輔助光源焊接在所述第二熱沉板上，用于為栗浦光源和輔助光源散熱。
[0013]所述金屬熱沉為銅熱沉，所述復合激光晶體和放大級激光Nd:YAG晶體均為圓柱體；
[0014]所述第二熱沉板上加工有兩個凹槽:第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽與所述復合激光晶體對應設置，所述第一凹槽的槽壁上設置所述栗浦光源，所述復合激光晶體與所述栗浦光源存在著徑向的間隙；所述第二凹槽與所述放大級激光Nd:YAG晶體對應設置，所述第二凹槽的槽壁上設置所述輔助光源，所述放大級激光Nd:YAG晶體與所述輔助光源存在著徑向的間隙。
[0015]利用光控光穩定激光能量輸出的全固態Nd:YAG激光器技術改變了激光器的輸出特性，使激光器具有較穩定輸出能力，該激光器中的栗浦光源包括一個或者至少兩個沿激光光路間隔設置的栗浦光單元，每個栗浦光單元均為由至少兩個半導體沿復合激光晶體周向設置的半導體陣列，栗浦光源設置在復合激光晶體的周圍，能夠同時向該晶體上照射栗浦光，復合激光晶體吸收大量的栗浦光，進而產生大功率的激光，這樣布置栗浦光源的作用在于以較小的占用空間釋放較大功率的栗浦光，繼而能夠產生大功率的激光，這樣的設計特點使激光器小型化，該裝置具有體積小，光束均勻，激光能量微調整容易等特點，并且輸出的激光能量得到了大幅度提升。
【附圖說明】
[0016]圖1是全固態激光器結構示意圖；
[0017]圖2是激光器熱沉剖面圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0019]本發明提供的全固態激光器是采用以光控光穩定激光能量輸出的全固態Nd:YAG激光器，其是基于集穩定腔技術、激光棒銦焊技術、光纖探針技術、穩定動態偏振補償技術、晶體鍵合技術、激光放大技術一體的激光器。
[0020]如圖1所不，該激光器包括一個全反射鏡1和半反射鏡8，全反射鏡1和半反射鏡8之間形成一個激光振蕩腔，該激光振蕩腔內、且在光路上設置有摻Cr4+的YAG晶體2和振蕩級Nd: YAG晶體4 (振蕩級Nd: YAG晶體也稱為振蕩級Nd: YAG激光棒)。栗浦光源3包括一個或者至少兩個沿激光光路間隔設置的栗浦光單元，栗浦光單元為由至少兩個半導體沿振蕩級Nd:YAG晶體4周向設置的半導體陣列。
[0021 ] 摻Cr4+的YAG晶體2設置在振蕩級激光Nd: YAG晶體4于全反射鏡1之間的光路上，振蕩級激光Nd: YAG晶體4和摻Cr4+的YAG晶體2通過晶體鍵合技術鍵合，振蕩級激光Nd:YAG晶體4靠近半反射鏡8，摻Cr4+的YAG晶體2靠近全反射鏡1，振蕩級激光Nd: YAG晶體4的兩端鍍1064nm增透膜。摻Cr4+的YAG晶體2為透過率為50%的摻Cr 4+的YAG Q晶體，振蕩級Nd: YAG晶體4為Nd離子摻雜濃度為1 %的激光增益Nd:YAG棒。
[0022]全反射鏡1為一厚度為5_，直徑為16_的K9玻璃激光反射鏡，其靠近摻Cr4+的YAG晶體2的表面為平面鏡，而且該平面鏡上鍍有1064nm的全反膜，其主要作用是將激光反饋到腔內，產生受激放大。半反射鏡8為一厚度為5mm，直徑為16mm的K9玻璃激光反射鏡，其遠離振蕩級Nd:YAG晶體4的一面為平面，鍍1064nm增透膜，其靠近振蕩級Nd:YAG晶體4的面也為平面，鍍1064nm的20%半反射膜，其主要作用是將一部分激光反饋到腔內，產生受激放大，將另一部分激光透射到該激光器的后續的部件中。
[0023]所以，全反射鏡1、摻Cr4+的YAG晶體2、振蕩級Nd: YAG晶體4和半反射鏡8形成振蕩級激光振蕩腔，振蕩級Nd: YAG晶體4受半導體陣列發出的栗浦光照射后，吸收該栗浦光，形成增益通道并產生1.064 μ m的激光。摻Cr4+的YAG晶體2對振蕩級Nd: YAG晶體4產生的激光的初始透過率為50%，而且，摻Cr4+的YAG晶體2的主要作用是對振蕩級Nd:YAG晶體4進行脈寬壓縮，使振蕩級Nd:YAG晶體4發出的激光獲得窄脈寬輸出。
[0024]該栗浦光源3和輔助光源的峰值功率共2.8kw，采用寬光譜設計，其用來進行激光器功率的額定輸出。栗浦光源3中還包括功率為0.2kw的半導體陣列，其由兩組組成，其由波長分別為808nm和1064nm的布拉格散射光柵窄光譜陣列組成，兩組陣列的功率分別為0.lKw,分布在振蕩棒上，其用來控制激光能量的波動，能量減小時808nm陣列啟動，能量增加時1064nm陣列啟動。
[0025]該栗浦光源3產生的栗浦光經振蕩級Nd:YAG晶體4吸收后產生相應的激光。當栗浦光源3工作時，栗浦光被振蕩級Nd:YAG激光棒4吸收，自發輻射產生的1064nm激光在振蕩級形成激光振蕩，在振蕩級Nd:YAG激光棒4儲能期間，Q晶體的透過率較低，當振蕩級Nd:YAG激光棒4的儲能最大時，Q晶體的透過率突然增加，產生激光振蕩，由于全反鏡半反鏡的親合，激光輸出。
[0026]在振蕩級Nd:YAG晶體4與半反射鏡8之間的光路上設置有起偏棱鏡6，該起偏棱鏡6為一空氣間隙的棱鏡對，用來對自發輻射的激光進行偏振處理，符合透光條件的激光通過，不符合透光條件的激光輸出腔外。所以，該起偏棱鏡6相當于一個濾光片，將符合要求的激光保留，濾除不符合要求的雜光。
[0027]起偏棱鏡6于半反射鏡8之間設置有光纖探針7，該光線探針7為一帶尾纖的光電探測器，尾纖的主要作用是取樣經起偏棱鏡6處理后輸出的激光，并對取樣的激光進行光電轉換及數據處理，并提供能量增大或減小的觸發信號；該光電探測器控制連接一個陣列驅動源5，該陣列驅動源5具體是為半導體陣列提供驅動的電子電路。
[0028]光纖探針探測到激光信號增強時，即激光能量變大時，其驅動半導體陣列中的1064nm陣列工作，1064nm激光誘發離子自發福射增強，激光工作物質上能級離子減小，激光器增益減小，進而使激光器輸出能量向小的方向變化；當激光能量變小時，光纖探針探測到信號減弱，其驅動半導體陣列中的808nm陣列工作，808nm激光激發離子躍迀，激光工作物質上能級離子增加，激光器增益增強，進而使激光器輸出能量向大的方向變化。通過控制陣列驅動源5，對陣列進行控制，能夠穩定激光器的輸出能量。
[0029]半反射鏡8射出的激光經過的光路上依次設置有光闌9、折轉棱鏡10及放大級Nd:YAG激光棒11。
[0030]光闌9為一厚度為1.5mm,內孔直徑為4_的鈦合金圓片，主要用于將激光光斑闌成與振蕩級Nd:YAG晶體4相匹配的光斑，以匹配入瞳直徑為5mm的光學天線。