一種雙增益晶體被動調q激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及激光技術領域，尤指一種雙增益晶體被動調Q激光器。
【背景技術】
[0002] 自激光問世以來，激光加工技術就受到人們的重視，至今激光加工技術已成為先 進制造技術的重要組成部分。由于激光束具有單色性好、能量密度高、空間控制性和時間控 制性良好等一系列優點，目前它已廣泛應用于材料加工等領域，針對于激光微加工，材料標 記等領域的激光器主要有紅外激光器、綠光激光器、紫外光激光器。但現有的激光器較為復 雜，主要采用聲光或電光調Q的固體激光器倍頻來實現的，成本也較高。
[0003] 專利文獻CN101981766A于2011年02月23日公開了一種高功率、二極管激發固 態（DPSS)脈沖激光較佳地是用于諸如微機械加工、集成電路的通孔鉆孔、及紫外光線（UV) 轉換的應用。Nd:YV04(釩酸鹽；vanadate)激光是用于高功率應用的良好的候選者，因為其 特征在于寬帶寬的激發波長的高能量吸收系數。然而，釩酸鹽具有不良的熱機械性質，其中 該種材料為堅硬且當受到熱應力時為容易破裂。通過最佳化激光參數且選擇激發波長及摻 雜第二增益晶體（240)的濃度以控制吸收系數為小于2cm-l (諸如：在約910nm與約920nm 之間的激發波長（241))，摻雜的釩酸鹽激光（237,240)是可增強以產生如同100瓦之多的 輸出功率（236)而未使得晶體材料破裂，而且實現了于熱透鏡化的40%的降低。
[0004] 專利文獻CN1618410A于2005年05月25日公開一種1.444 μ m NchYAG激光醫療 機。其包括激光振蕩器，激光泵浦系統，冷卻系統，引導光和光纖耦合系統。所使用的激光 第二增益晶體Nd: YAG晶體摻雜Nd3+離子濃度在0. 45at% -I. 2at%之間；采用雙橢圓緊包 腔，且腔內壁所附的反射材料為Ag ;采用摻雜Eu的石英玻管來慮掉泵浦燈中的紫外光輻射 和長波段的泵浦熒光。
[0005] 以上兩篇參考文獻均采用單一材質的增益材料，轉換效率較低。
【發明內容】
[0006] 本實用新型提供一種提高激光器轉換效率的雙增益晶體被動調Q激光器。
[0007] 本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：
[0008] 一種雙第一增益晶體被動調Q激光器，包括泵浦系統，所述泵浦系統還耦合有依 次光耦合的準直鏡、聚焦鏡、諧振腔；所述泵浦系統包括泵浦源，給泵浦源供電的驅動源； 所述諧振腔從聚焦鏡一側起，依次包括光耦合的反射鏡、采用各項同性、高上能級壽命和高 儲能材質的第一增益晶體、采用具備偏振特性材質的第二增益晶體、被動調Q晶體和輸出 鏡；由反射鏡和輸出鏡構成的諧振腔為穩定腔。
[0009] 進一步的，所述驅動源、泵浦源安裝于泵浦系統中，為一整體；所述準直鏡、聚焦 鏡、諧振腔、二倍頻晶體和三倍頻晶體集成在同一殼體內。
[0010] 進一步的，所述第一增益晶體為Nd :YAG晶體或Nd :YAG陶瓷晶體或YAG與Nd: YAG 的鍵合或膠合的晶體，第二增益晶體為Nd :YV04晶體或YV04與Nd :YV04的鍵合或膠合的晶 體；或者，第一增益晶體為Nd :YV04晶體或YV04與Nd :YV04的鍵合或膠合的晶體，第二增 益晶體為Nd :YAG晶體或Nd :YAG陶瓷晶體或YAG與Nd: YAG的鍵合或膠合的晶體，第一增益 晶體的出光面相距第二增益晶體的入光面距離小于l〇mm。
[0011] 進一步的，所述第一增益晶體為NchYAG晶體，其Nd離子的摻雜濃度為 0. 2 % -2 %，第二增益晶體為Nd :YV04晶體，其Nd離子的摻雜濃度為0. 1 % -3 %，Nd :YAG的 長度為Nd :YV04晶體長度為l-15mm，或者，第一增益晶體為Nd :YV04晶體其Nd 離子的摻雜濃度為為〇. 1 % -2 %，第一增益晶體（10)為Nd :YAG晶體，其Nd離子的摻雜濃 度為 0. 2% -3%。
[0012] 進一步的，所述被動調Q晶體為Cr:YAG、V:YAG、半導體飽和吸收體、石墨烯中的任 意一種，被動調Q晶體的初始透過率為10% -95%。
[0013] 進一步的，所述反射鏡、輸出鏡中至少一個為凹面鏡；
[0014] 進一步的，所述第一增益晶體的入光面鍍膜，形成所述反射鏡；所述輸出鏡為凹面 鏡。
[0015] 進一步的，還包括二倍頻晶體與三倍頻晶體，其中所述二倍頻晶體為LBO晶體、 KTP晶體、BBO晶體、BiBO晶體、CLBO晶體、PPLN晶體，匹配方式可采用臨界相位匹配或非臨 界相位匹配，三倍頻晶體為LBO晶體、BBO晶體、BiBO晶體、CLBO晶體、KDP晶體，匹配方式 可采用臨界相位匹配或非臨界相位匹配。
[0016] 進一步的，所述泵浦源為連續半導體激光器或脈沖半導體激光器，當泵浦源為光 纖親合輸出的脈沖半導體激光器時，其中心波長為808nm±5nm，880nm±5nm，885nm±5nm 中的一種或以上任意兩種波長的組合；所述泵浦源通過傳能光纖與所述準直鏡光耦合；激 光器殼體體積小于80x80x430mm 3,其橫截面積小于80x80mm2,長度小于430mm。
[0017] -種如本實用新型所述的雙增益晶體被動調Q激光器的激光產生方法，其特征在 于，包括步驟：泵浦系統發出泵浦光到準直鏡，準直后的泵浦光再經過各項同性、高上能級 壽命和高儲能材質的第一增益晶體、以及具備偏振特性材質的第二增益晶體，之后由輸出 鏡輸出紅外激光。
[0018] 目前所有的技術方案都采用一塊晶體作為第一增益晶體，如要么采用采用各項同 性、尚上能級壽命和尚儲能材質的第一增益晶體（以下以Nd :YAG晶體為例分析）；要么米 用具備偏振特性材質的第一增益晶體（以下以Nd :YV04晶體為例分析）；由于Nd :YAG晶體 為各項同性晶體，其輸出的基頻光不具有偏振性，從而使后續的非線性頻率變換的效率較 低，但Nd :YAG晶體上能級壽命長，儲能大，在被動調Q時可以獲得很高的峰值功率，而采用 Nd :YV04晶體作為第一增益晶體雖然發射的基頻光具有很好的偏振特性，但由于Nd :YV04 晶體的受激截面大，上能級壽命較短，儲能小，因此在被動調Q情形下，發射的基頻光的峰 值功率不高，這也影響了其后續非線性頻率變換的效率，為了彌補兩種情形的不足，本實用 新型采用類似于Nd :YAG+Nd :YV04的雙第一增益晶體方案，并且兩者晶體具有對泵浦光基 本相同的吸收峰（808. 5nm和810nm)，因此采用單一泵浦源即可滿足對兩種第一增益晶體 的抽運，相同的發射峰（l〇64nm)，因此采用本實用新型的雙第一增益晶體會使發射的基頻 光在Nd :YV04晶體的偏振發射方向上具有明顯的模式競爭優勢，從而使輸出的基頻光具有 很好的偏振性。由于非線性晶體要求輸入為偏振光，因此，本方案更有利于提高非線性晶體 的工作效率。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型實施例一雙增益晶體被動調Q激光器的原理示意圖；
[0020] 圖2是本實用新型一種被動調Q紫外光激光器的原理示意圖；
[0021] 圖3是本實用新型各種平凹腔被動調Q激光器的原理第一示意圖；
[0022] 圖4是本實用新型各種平凹腔被動調Q激光器的原理第二示意圖；
[0023] 圖5是本實用新型各種平凹腔被動調Q激光器的原理第三示意圖；
[0024] 圖6是本實用新型各種平凹腔被動調Q激光器的原理第四示意圖；
[0025] 圖7是本實用新型實施例四、七采用高溫角度匹配非線性晶體的被動調Q激光器 的原理不意圖；
[0026] 圖8是本實用新型實施例五、八分離式被動調Q紫外光激光器的原理示意圖；
[0027] 圖9是本實用新型實施例九平凹腔被動調Q激光器的原理示意圖。
[0028] 圖10是現有的平平腔腔內的光斑半徑隨熱透鏡焦距的變化的曲線示意圖；
[0029] 圖11是本實用新型平凹腔腔內的光斑半徑隨熱透鏡焦距的變化的曲線示意圖。
[0030] 其中：
[0031] 1、泵浦系統；11、驅動源；12、泵浦源；2、傳能光纖；3、激光頭；4、殼體；5、擴束鏡； 6、準直鏡；7、聚焦鏡；8、諧振腔；81、反射鏡；82、增益組件；821、第一增益晶體；822、第二 增益晶體；83、被動調Q晶體；84、輸出鏡；86、半反半透膜；9、非線性晶體；91、二倍頻晶體； 92、三倍頻晶體。
【具體實施方式】
[0032] 實施例一
[0033] 如圖1所示，本實施方式公開一種雙增益晶體被動調Q激光器，包括泵浦系統1，所 述泵浦系統1還耦合有依次光耦合的準直鏡6、聚焦鏡7、諧振腔8、二倍頻晶體91和三倍 頻晶體92 ;所述泵浦系統1包括泵浦源12,給泵浦源12供電并提供制冷、為二倍頻晶體91 和三倍頻晶體92提供溫度控制的驅動源11 ;所述諧振腔8從聚焦鏡7 -側起，依次包括光 耦合的反射鏡81、采用各項同性、高上能級壽命和高儲能材質的第一增益晶體821、采用具 備偏振特性材質的第二增益晶體822、被動