一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于激光测距、照射、成像的小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器。它解决传统激光测距、照射用半导体端面泵浦激光器效率低、发散角大、必须温控的问题。其技术方案是：将零部件单条半导体巴条、耦合透镜一、二，激光器后腔镜、Nd：KGW激光晶体、折返角镜、偏振片、电光调Q开关、1/4波片、激光器输出镜沿着激光光路依次排列安装在激光器机体上构成激光发生单元，并用导线连接半导体激光器电源；温度传感器、电热棒、散热风扇安装在单条半导体巴条热沉上，并连接半导体激光器电源。本端面泵浦脉冲激光器实现激光器大温度范围的稳定工作；本发明专利技术激光器成品体积小、重量轻、可靠性高和效率高，广泛适用于激光测距、照射和成像等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器
本专利技术涉及一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器，它广泛用于激光测距、照射、成像等领域。
技术介绍
半导体泵浦脉冲激光器是激光测距、激光照射的核心部件，在许多激光测距、激光照射应用中，要求激光测距机、照射器体积小、功耗低、重量轻、免温控。由于早期半导体巴条功率较低等因素，传统用于激光测距、激光照射的半导体泵浦激光器都采用侧面泵浦，侧面泵浦与端面泵浦比较，具有效率低、发散角大的缺点，端面泵浦可通过泵浦光和激光模式的较好的匹配，实现脉冲激光基模输出，提高脉冲激光光束质量，随着脉冲半导体巴条功率的提高，单巴条端面泵浦脉冲激光器的输出能量已经可以满足激光测距、照射的能量需求，另外，采用单条半导体巴条端面泵浦Nd：KGW激光晶体的技术方案，利用Nd：KGW激光晶体宽吸收光谱和端面泵浦长吸收深度的特性，降低对单条半导体巴条的温控要求，提高激光器宽温度范围工作适应性，降低了激光器工作功耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为解决传统激光测距、激光照射用半导体端面泵浦激光器效率低、发散角大、必须温控的问题，特提供一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器。本专利技术利用Nd：KGW激光晶体宽吸收光谱和端面泵浦长吸收深度的特性，降低对单条半导体巴条的温控要求，提高激光器宽温度范围工作适应性，降低了激光器工作功耗。由于单条半导体巴条端面泵浦可很好的与激光模式匹配，可实现激光器高效率、高光束质量输出。为实现上述目的，本专利技术提出以下技术方案：一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器，该脉冲激光器由单条半导体巴条2、耦合透镜一3、耦合透镜二4、激光器后腔镜5、Nd：KGW激光晶体6、折返角镜7、偏振片8、电光调Q开关9、1/4波片10、激光器输出镜11，温度传感器12、半导体激光器电源13、电热棒14、散热风扇15组成。将零部件单条半导体巴条2、耦合透镜一3、耦合透镜二4、激光器后腔镜5、Nd：KGW激光晶体6、折返角镜7、偏振片8、电光调Q开关9、1/4波片10、激光器输出镜11沿激光光路依次排列安装在激光器机体1上构成激光器激光发生单元，该激光发生单元用导线连接半导体激光器电源13；温度传感器12、电热棒14、散热风扇15安装在单条半导体巴条2热沉上，并用导线分别连接半导体激光器电源13，用于控制单条半导体巴条2的工作温度；单条半导体巴条2，耦合透镜一3，耦合透镜二4依次排列构成激光器系统；激光器后腔镜5，Nd：KGW激光晶体6，折返镜7，电光调Q开关9，1/4波片10、激光器输出镜11依次排列安装构成激光器谐振腔。半导体激光器电源13为激光器激光发生单元和温度传感器12、电热棒14、散热风扇15工作提供控制和供电。折返角镜7折返光路减小激光器体积，所述激光器激光发生单元中的偏振片8、电光调Q开关9、1/4波片10组成的电光调Q或者用Cr4+：YAG被动调Q开关代替，采用Cr4+：YAG被动调Q开关的激光器谐振腔能除去折返角镜7，将激光器输出镜11前移缩短腔长，便于实现更短脉冲激光输出。所述单条半导体巴条2采用单巴条封装的准连续传导冷却808nm波长泵浦模块，其功率范围为0-300W；单条半导体巴条2加装快轴压缩，经快轴压缩的单条半导体巴条2快轴发散角为0.25°(半角)，慢轴反三角为8°(半角)；耦合透镜一和耦合透镜二组成的耦合系统用于整形单条半导体巴条2慢轴，使其激光快轴在Nd：KGW激光晶体6中聚焦，耦合透镜一3和耦合透镜二4镀808nm宽光谱增透膜。单条半导体巴条2封装在无氧铜热沉上，当热沉温度低于25℃时由电热棒14将其加热到25℃以上，当热沉温度高于60℃时由散热风扇15将其降温到50℃以下，控制单条半导体巴条2在25℃-50℃的温度范围内。与传统激光晶体Nd：YAG相比，Nd：KGW具有以下几个优点：在810nm吸收线附近，，Nd：KGW的半宽度为12nm，比Nd：YAG的1.5nm宽得多，更大的吸收截面和更宽的吸收线宽，有利于高效吸收LD抽运辐射和降低严格控制LD温度的要求；晶体掺杂原子数分数高，到8％时仍未发现明显的浓度猝灭效应。所述Nd：KGW激光晶体6采用高掺杂浓度的Nd：KGW激光晶体，采用端面泵浦提高晶体的吸收深度，便于实现免温控下激光稳定输出；本专利技术采用Nd：KGW激光晶体6，掺杂浓度为2％-5％，b轴切割，尺寸为4×4×30mm，其中4×4mm的两个面为端面，端面镀膜1.06μmHT，795-830nmHT；Nd：KGW晶体6是由铟箔紧密包裹后安装在紫铜热沉上，便于Nd：KGW激光晶体6废热及时传导给热沉散热。激光器后腔镜5为平面镜，腔内面镀膜1.06μmHR，795-830nmHT，腔外面镀膜1.06μmHT，795-830nmHT，激光器后腔镜5为平面镜安装固定在镜架上，并与Nd：KGW晶体6端面平行。折返角镜7由角锥棱镜加工而成，折返角镜7的透射面镀1.06μmHT膜，折返角镜7的反射面镀1.06μmHR膜，折返角镜7的角度加工误差小于5″。偏振片8安装在一个可绕着光轴旋转的结构上，激光器调试过程中需要旋转偏振片8以实现与Nd：KGW晶体6偏振方向一致。激光器电光调Q开关9采用RTP电光调Q开关，RTP电光调Q开关温度适应性强，满足高低温要求，不潮解，开关电压低，便于激光器小型化设计。1/4波片10安装在一个可绕着光轴旋转的结构上，激光器调试过程中需要旋转1/4波片10实现激光器最大脉冲能量。激光器输出镜11为平面镜，腔内面镀膜1.06μm20％透射，腔外面镀膜1.06μmHT激光器输出镜11安装固定在镜架上，镜面与光轴垂直。一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器，调试中先取出1/4波片10，接通电源，启动单条半导体巴条2，控制其温度使其中心波长为808nm，切断RTP电光调Q开关，启动半导体激光器电源为单条半导体巴条2供电，单条半导体巴条2输出200μs泵浦脉冲，调试激光器后腔镜5和激光器输出镜11使激光发生单元出射激光能量最大；然后加装1/4波片10，垂直于激光光轴旋转1/4波片10使激光无输出，此时激光处于关断状态；然后打开RTP电光调Q开关，RTP电光调Q开关时序与单条半导体巴条2泵浦脉冲同步，延迟为200μs，进一步调试激光器后腔镜5和激光器输出镜11获得脉冲激光输出；激光器工作过程中半导体激光器电源控制温度传感器12、电热棒14、散热风扇15工作使单条半导体巴条2的输出波长工作在808nm附近。本专利技术的有益效果是：本专利技术单条半导体巴条在工作时间内的发射波长与Nd：KGW激光晶体较宽的吸收谱线相匹配，实现激光器大温度范围的稳定工作；本专利技术激光器成品体积小、重量轻、可靠性高和效率高，广泛适用于激光测距、照射和成像等领域。附图说明图1、为本小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器的结构示意图图中：1、激光器机体，2、单条半导体巴条，3、耦合透镜一，4、耦合透镜二，5、激光器后腔镜，6、Nd：KGW激光晶体，7、折返角镜，8、偏振片，9、电光调Q开关，10、1/4波片，11、激光器输出镜，12、温度传感器，13、半导体激光器电源，14、电热棒，15、散热风扇。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明根据图1所示，本专利技术提供的一种小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器由激光器机体1本文档来自技高网...

【技术保护点】
小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器，是由单条半导体巴条、耦合透镜、激光器后腔镜、Nd：KGW激光晶体、折返角镜、偏振片、电光调Q开关、1/4波片、激光器输出镜、温度传感器、半导体激光器电源、电热棒和散热风扇组成，其特征在于：将零部件单条半导体巴条(2)、耦合透镜一(3)、耦合透镜二(4)、激光器后腔镜(5)、Nd：KGW激光晶体(6)、折返角镜(7)、偏振片(8)、电光调Q开关(9)、1/4波片(10)、激光器输出镜(11)沿着激光光路依次排列安装在激光器机体(1)上构成激光器激光发生单元，该激光发生单元用导线连接半导体激光器电源(13)；温度传感器(12)、电热棒(14)、散热风扇(15)安装在单条半导体巴条(2)热沉上，并用导线分别连接半导体激光器电源(13)，用于控制单条半导体巴条(2)的工作温度；单条半导体巴条(2)、耦合透镜一(3)、耦合透镜二(4)，依次排列构成激光器泵浦系统；激光器后腔镜(5)、Nd：KGW激光晶体(6)、折返角镜(7)、偏振片(8)、电光调Q开关(9)、1/4波片(10)、激光器输出镜(11)依次排列安装构成激光器谐振腔。

【技术特征摘要】
1.小型化单巴条端面泵浦脉冲激光器，是由单条半导体巴条、耦合透镜、激光器后腔镜、Nd：KGW激光晶体、折返角镜、偏振片、电光调Q开关、1/4波片、激光器输出镜、温度传感器、半导体激光器电源、电热棒和散热风扇组成，其特征在于：将零部件单条半导体巴条(2)、耦合透镜一(3)、耦合透镜二(4)、激光器后腔镜(5)、Nd：KGW激光晶体(6)、折返角镜(7)、偏振片(8)、电光调Q开关(9)、1/4波片(10)、激光器输出镜(11)沿着激光光路依次排列安装在激光器机体(1)上构成激光器激光发生单元，该激光发生单元用导线连接半导体激光器电源(13)；温度传感器(12)、电热棒(14)、散热风扇(15)安装在单条半导体巴条(2)热沉上，并用导线分别连接半导体激光器电源(13)，用于控制单条半导体巴条(2)的工作温度；单条半导体巴条(2)、耦合透镜一(3)、耦合透镜二(4)，依次排列构成激光器泵浦系统；激光器后腔镜(5)、Nd：KGW激光晶体(6)、折返角镜(7)、偏振片(8)、电光调Q开关(9)、1/4波片(10)、激光器输出镜(11)依次排列安装构成激光器谐振腔。2.根据权利要求1所述的泵浦脉冲激光器，其特征在于：所述激光器激光发生单元中的偏振片(8)、电光调Q开关(9)、1/4波片(10)组成的电光调Q或用Cr4+：YAG被动调Q开关代替，采用Cr4+：YAG被动调Q开关的激光器谐振腔能除去折返角镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李菊芬，衣学斌，李少波，武新慧，霍建立，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51