端面泵浦固体激光器制造技术

提供一种端面泵浦固体激光器，其包括：皮秒种子源、偏振隔离光路、预放大光路、衍射分光光路以及多级放大光路。皮秒种子源位于端面泵浦固体激光器的沿第一方向的第一端。偏振隔离光路与皮秒种子源沿第一方向同轴设置，偏振隔离光路具有第一端口、第二端口以及第三端口：第一端口与皮秒种子源连通；第二端口与预放大光路连通；第三端口与衍射分光光路连通。预放大光路位于皮秒种子源与偏振隔离光路的所在轴线的一侧。衍射分光光路包括声光调制器，衍射分光光路的一端穿过皮秒种子源与偏振隔离光路所在的轴线；衍射分光光路的另一端与多级放大光路连通。多级放大光路位于皮秒种子源与偏振隔离光路的所在轴线的与预放大光路相反的一侧。的一侧。的一侧。

【技术实现步骤摘要】
端面泵浦固体激光器


[0001]本公开涉及激光
，更具体地涉及一种端面泵浦固体激光器。

技术介绍

[0002]皮秒激光器在医疗探测、精密加工、激光雷达等各个领域发挥重要作用。在工业加工方面，该激光器适用于蓝宝石、玻璃等脆性透明材料加工，金属微加工，柔性PCB板微加工等众多领域。
[0003]市面上主流的技术路线，如图1和图2所示，是利用光纤种子源的皮秒种子源发出种子光，经过预放大(在图2中为预放大光路3')和多级放大(在图1和图2所示的示例中为包括一级放大光路41'、二级放大光路42'和三级放大光路43'的多级放大光路4')，最后利用声光调制器进行激光功率调控，从而实现稳定可调的激光输出。具体的光路图参照图2，皮秒种子源1'发出种子光，第一激光晶体31'、第二激光晶体41b'、第三激光晶体42b'、第四激光晶体43b'等作为增益介质进行多级放大，最后利用声光调制器51'进行激光功率调控，从而实现稳定可调的激光输出。
[0004]我们在实际实验中发现，声光调制器51'的衍射效率除了和其自身晶体特性以及控制电压有关，还对于入射光的光斑质量要求很高，包括光斑圆度、光斑大小和光斑能量分布。对于同一块声光调制器51'，不同光束质量的入射激光，声光调制器51'的衍射效率差距超过10％以上。在多级放大光路中，随着级数增加，输出光功率不断增加，所需要的泵浦光的功率增加，同时经多级放大后的高功率激光光束质量又不断下降，对于声光调制器51'的损伤阈值、光学特性以及衍射效率要求较高，导致实际上的声光调制器51'的衍射效率降低，很容易造成不必要的能量损耗。

技术实现思路

[0005]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本公开的一目的在于提供一种端面泵浦固体激光器，其能提高声光调制器的衍射效率，同时降低泵浦光和声光调制器的功率损耗。
[0006]由此，提供一种端面泵浦固体激光器，其包括：皮秒种子源、偏振隔离光路、预放大光路、衍射分光光路以及多级放大光路。皮秒种子源位于端面泵浦固体激光器的沿第一方向的第一端，用于发射种子光。偏振隔离光路与皮秒种子源沿第一方向同轴设置，偏振隔离光路具有第一端口、第二端口以及第三端口：第一端口与皮秒种子源连通，用于接收皮秒种子源发射的种子光；第二端口与预放大光路连通，用于将接收皮秒种子源发射的种子光传输到预放大光路；第三端口与衍射分光光路连通，用于将经预放大光路预放大的种子光传输到衍射分光光路。预放大光路位于皮秒种子源与偏振隔离光路的所在轴线的一侧，用于对所述种子光进行预放大。衍射分光光路包括声光调制器，衍射分光光路与第一方向相交，衍射分光光路的一端穿过皮秒种子源与偏振隔离光路所在的轴线，用于接收经预放大光路预放大的种子光，并利用声光调制器对所接收的经预放大光路预放大的种子光进行衍射分光；衍射分光光路的另一端与多级放大光路连通，用于将经衍射分光光路衍射分光后的种
子光传输给多级放大光路。多级放大光路位于皮秒种子源与偏振隔离光路的所在轴线的与预放大光路相反的一侧，用于对经衍射分光光路衍射分光后的种子光进行多级放大。
[0007]本公开的有益效果如下：相较于
技术介绍
的预放大光路输出的光束先经多级放大(即多级放大光路)再传到声光调制器调制，由于多次放大需要更高功率的泵浦光，才能使得光束质量不断下降的种子光且进入到声光调制器后能够得到符合要求的一级衍射光，导致既要求泵浦光的功率提高，又需要声光调制器的功率提高。而本公开的端面泵浦固体激光器，将经预放大光路预放大的种子光直接传输到衍射分光光路，之后才传输给多级放大光路作进一步放大，一方面，可以减少泵浦光的功率的要求，不但抑制多级放大光路由于高功率的泵浦光下射入激光晶体导致的自发辐射的光放大，又能提高泵浦光效率和泵浦利用率。另一方面，可以减少声光调制器的功率，进而提高声光调制器的衍射效率(一般大于85％以上)，于是使得经预放大光路输出的质量较高(一般来说光斑圆度超过95％，光斑直径较小)的光束进入声光调制器以及多级放大光路后依然保持较好的光斑质量，有利于提高声光调制器的衍射效率(一般大于85％以上)，同时减少声光调制器的功率损耗。
附图说明
[0008]图1是根据
技术介绍
的端面泵浦固体激光器的原理图。
[0009]图2是图1的端面泵浦固体激光器的光路图。
[0010]图3是根据本公开的端面泵浦固体激光器的原理图。
[0011]图4是图3的端面泵浦固体激光器的光路图。
[0012]其中，附图标记说明如下：
[0013]100'端面泵浦固体激光器
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Q'第二端
[0014]1'皮秒种子源
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S'轴线
[0015]2'偏振隔离光路
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100端面泵浦固体激光器
[0016]P1'第一端口
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1皮秒种子源
[0017]P2'第二端口
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2偏振隔离光路
[0018]P3'第三端口
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P1第一端口
[0019]21'第一半波片
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P2第二端口
[0020]22'第一偏振隔离器
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P3第三端口
[0021]23'第二偏振隔离器
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21第一半波片
[0022]24'第一反射镜
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22第一偏振隔离器
[0023]25'第二半波片
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23第二偏振隔离器
[0024]26'第二反射镜
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24第一反射镜
[0025]27'第三反射镜
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25第二半波片
[0026]28'第四反射镜
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26第二反射镜
[0027]3'预放大光路
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27第三反射镜
[0028]31'第一激光晶体
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28第四反射镜
[0029]32'0
°
反射镜
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3预放大光路
[0030]33'第一泵浦激光器
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31第一激光晶体
[0031]4'多级放大光路
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32 0
°
反射镜
[0032]41'第一级放大光路
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33第一泵浦激光器
[0033]41a'第五反射镜
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端面泵浦固体激光器，其特征在于，包括：皮秒种子源(1)、偏振隔离光路(2)、预放大光路(3)、衍射分光光路(4)以及多级放大光路(5)，皮秒种子源(1)位于端面泵浦固体激光器(100)的沿第一方向(D1)的第一端(P)，用于发射种子光；偏振隔离光路(2)与皮秒种子源(1)沿第一方向(D1)同轴设置，偏振隔离光路(2)具有第一端口(P1)、第二端口(P2)以及第三端口(P3)：第一端口(P1)与皮秒种子源(1)连通，用于接收皮秒种子源(1)发射的种子光；第二端口(P2)与预放大光路(3)连通，用于将接收皮秒种子源(1)发射的种子光传输到预放大光路(3)；第三端口(P3)与衍射分光光路(4)连通，用于将经预放大光路(3)预放大的种子光传输到衍射分光光路(4)；预放大光路(3)位于皮秒种子源(1)与偏振隔离光路(2)的所在轴线(S)的一侧，用于对所述种子光进行预放大；衍射分光光路(4)包括声光调制器(41)，衍射分光光路(4)与第一方向(D1)相交，衍射分光光路(4)的一端穿过皮秒种子源(1)与偏振隔离光路(2)所在的轴线(S)，用于接收经预放大光路(3)预放大的种子光，并利用声光调制器(41)对所接收的经预放大光路(3)预放大的种子光进行衍射分光；衍射分光光路(4)的另一端与多级放大光路(5)连通，用于将经衍射分光光路(4)衍射分光后的一级衍射光(L1)传输给多级放大光路(5)；多级放大光路(5)位于皮秒种子源(1)与偏振隔离光路(2)的所在轴线(S)的与预放大光路(3)相反的一侧，用于对经衍射分光光路(4)衍射分光后的种子光进行多级放大。2.根据权利要求1所述的端面泵浦固体激光器，其特征在于，多级放大光路(5)为三级放大光路。3.根据权利要求2所述的端面泵浦固体激光器，其特征在于，多级放大光路(5)包括进行一级放大的第一级放大光路(51)、进行二级放大的第二级放大光路(52)和进行三级放大的第三级放大光路(53)。4.根据权利要求3所述的端面泵浦固体激光器，其特征在于，偏振隔离光路(2)包括依次设置的第一半波片(21)、第一偏振隔离器(22)、第二偏振隔离器(23)、第一反射镜(24)、第二半波片(25)、第二反射镜(26)、第三反射镜(27)、第四反射镜(28)，皮秒种子源(1)、第一半波片(21)、第一偏振隔离器(22)、第二偏振隔离器(23)和第一反射镜(24)沿第一方向(D1)同轴设置，第一反射镜(24)、第二半波片(25)、第二反射镜(26)位于端面泵浦固体激光器(100)的沿第一方向(D1)的第二端(Q)，第一半波片(21)用于调整皮秒种子源(1)发出的种子光的偏振态，使种子光的偏振态与第一偏振隔离器(22)的偏振态相同，第一偏振隔离器(22)用于经第一半波片(21)透射的种子光穿过，且隔离沿第二反射镜(26)、第一反射镜(24)返回且未被第二偏振隔离器(23)隔离的经预放大光路(3)预放大的种子光；第二偏振隔离器(23)的偏振态与第一偏振隔离器(22)的偏振态相同，用于经第一半波片(21)、第一偏振隔离器(22)透射的种子光穿过，以及使沿第二反射镜(26)、第一反射镜
(24)返回的经预放大光路(3)预放大的种子光的传播方向发生偏转并射向第三反射镜(27)、第四反射镜(28)直至进入衍射分光光路(4)衍射分光；第二半波片(25)用于调整经第一半波片(21)、第一偏振隔离器(22)、第二偏振隔离器(23)透射的种子光的偏振态，使得经预放大光路(3)预放大的种子光穿过第二半波片(25)、并经第一反射镜(24)返回至第二偏振隔离器(23)时，传播方向发生偏转并全部射向第三反射镜(27)，并经第三反射镜(27)、第四反射镜(28)反射进入衍射分光光路(4)衍射分光；其中，所述皮秒种子源(1)发出的种子光经过第一半波片(21)、第一偏振隔离器(22)、第二偏振隔离器(23)、第一反射镜(24)、第二半波片(25)、第二反射镜(26)射入第一级放大光路(51)。5.根据权利要求4所述的端面泵浦固体激光器，其特征在于，所述预放大光路(3)包括依次设置的第一激光晶体(31)、0
°
反射镜(32)和提供第一泵浦光的第一泵浦激光器(33)，第一激光晶体(31)和第一泵浦激光器(33)沿第一方向(D1)同轴设置，第一泵浦激光器(33)位于端面泵浦固体激光器(100)的沿第一方向(D1)的第一端(P)，其中，所述第一泵浦激光器(33)发出的第一泵浦光透过0
°
反射镜(32)射入第一激光晶体(31)，且第一泵浦光与经过第一半波片(...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷杰，马英俊，施喆，赵传梅，
申请(专利权)人：安徽光智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：