[发明专利]一种高功率半导体泵浦激光器和放大器

说明书

技术领域

本发明涉及激光领域，尤其涉及激光器和放大器领域。

背景技术

半导体泵浦的固体激光器在高功率泵浦的情况下，激光增益介质存在热效应的异常，如在Nd³⁺:YVO₄晶体中，其严重影响到激光器的功率稳定性、光束质量和激光效率等。尤其是在传统的端面泵浦棒状增益晶体中，会形成严重的热透镜，同时热效应还会引起晶体端面凸起，这种情况对于微片式固体激光器会直接影响其谐振腔内的模式分布，从而影响到整体的激光性能，因此这种结构也只在中低功率适用。因此，在高功率泵浦系统中为了减少热效应的影响，常采用侧面泵浦或者多LD阵列侧面泵浦等多种泵浦方式，使得泵浦光能够被比较均匀的吸收；以及改变增益介质的形状，如板条型、圆盘型等，其泵浦面积比较大而且散热更容易。

发明内容

针对上述问题，本实用新型设计了一种新型的泵浦系统来解决。本发明的技术方案如下：

本发明的高功率半导体泵浦激光器，是将LD阵列巴条通过柱面透镜准直后端面泵浦板条型激光增益介质，然后利用置于腔内棱镜对压缩长轴方向，从而获得高功率接近圆光斑的激光输出。

进一步的，所述的LD阵列巴条通过柱面透镜准直后与板条型激光增益介质的长端面匹配，使得泵浦光能够比较均匀的被吸收，减少热效应的影响。

进一步的，所述的激光增益介质可为其它不同基质不同掺杂离子的激光晶体，若优选的增益介质是Nd3+:YVO4晶体，则还可以为不同掺杂浓度的Nd3+:GdVO4、Nd3+:YAG、Nd3+:YLF、Yb3+:YAG、Er3+:YAG等等。

进一步的，上述的压缩光束的棱镜对是不同放置位置的直角合束棱镜对。可将长轴方向的光束压缩十倍甚至几十倍，提高功率输出密度并且可获得接近圆光斑的激光输出，而且压缩棱镜对可以根据实际设计不同的结构以获得所需的压缩倍率。

进一步的，所述的板条状增益介质前端面与后腔镜形成谐振腔，在腔中可加入其它光学元件，如标准具、布儒斯特片或者是LBO、BBO、KTP等非线性晶体。用来实现单模运转和频率转换，而且经过压缩棱镜对压缩之后的光束功率密度高，会有比较高的非线性转换效率，除此之外还可设计实现调Q激光输出等。

进一步的，所述激光器可由PBS棱镜实现多级级联泵浦，将多个LD阵列通过PBS棱镜在板条型增益介质的两端同时泵浦，并且实现多个增益介质的级联泵浦，形成多级级联泵浦器件。

所述的高功率半导体泵浦激光器可作为一种高功率半导体激光器泵浦放大器，由前置棱镜对将光束进行扩束，然后经多级级联泵浦的方式通过增益介质放大，再通过对称放置的棱镜对压缩扩束放大后的光束，以获得所需的圆光斑输出。

本发明采用如上技术方案，在高功率泵浦系统中为了减少热效应的影响，可以实现更加稳定的功率输出以及好的光束质量，是一种高功率半导体泵浦激光器或放大器。

附图说明

图1(a)是本发明的第一种结构示意图；

图1(b)的A-A面为增益介质前端面；

图2(a)是本发明的级联泵浦器件结构示意图，

图2(b)为等效多透镜系统示意图；

图3是本发明的渐进掺杂浓度增益介质结构示意图，

图4(a)是本发明的级联式端面泵浦结构示意图；

图4(b)是本发明的级联式泵浦放大器结构示意图。

具体实施方式

现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明设计了一种新型的泵浦系统，采用高功率LD巴条通过柱面透镜准直，然后从端面泵浦进入板条型的增益介质中，而且在增益介质的两端光胶两块空白晶体用来限制热效应引起的表面凸起，如在Nd3+:YVO4晶体两端光胶YVO4晶体，同时可采用侧面水冷的方式进行散热。需要注意的是，系统中板条型增益介质端面是长方向端面，这与传统的板条泵浦方式有所不同，这样的设计是为了让LD巴条不用聚焦就可以直接耦合进入增益介质中，而且泵浦吸收更加均匀，也同时避免了可能出现的热损伤。然后在腔内采用棱镜或者棱镜对压缩长轴方向，从而获得高功率接近圆斑的激光输出。