[实用新型]掺钕钨酸钾钆晶体腔内倍频激光器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种激光器，特别涉及LD端面泵浦准连续高功率掺钕钨酸钾钆晶体腔内倍频激光器。

背景技术：

自1960年世界上第一台激光器(红宝石激光器)问世以来，激光器的发展非常迅速，相继出现了种类繁多的各种激光器。激光的工作物质已经有气体、晶体、玻璃及自由电子等数百种之多，激励的方式也有光激励、电激励、热激励和核激励等多种方式。其中，半导体激光抽运高功率固体激光器，特别是半导体激光抽运高功率腔内倍频激光器在许多领域都有非常广泛的应用，如用于高反射率材料的激光处理设备，材料的切割、钻孔和打标，医疗设备，燃料激光器钛宝石激光器的抽运源，以及大型激光演示的光源等。目前国内外对这方面有很多的研究，但是现在都基本是腔型结构过于复杂或笨重，转换效率比较低，不便调节。

发明内容

本实用新型提供一种LD端面泵浦准连续高功率掺钕钨酸钾钆晶体腔内倍频激光器，具有转换效率高、结构紧凑、运转成本低、调节灵活方便、工作安全等优点。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种LD端面泵浦准连续高功率掺钕钨酸钾钆晶体腔内倍频激光器，包括LD端面泵浦源、Nd³⁺:KGd(WO₄)₂激光晶体、KTP晶体、平凹透镜；掺杂Nd³⁺的激光晶体吸收LD端面泵浦源辐射的能量后，形成反转粒子数分布，当Nd³⁺在能级⁴I_13/2→⁴I_11/2之间跃迁时，产生波长为1067nm的激光的受激跃迁辐射，跃迁的光在激光腔内形成谐振，经KTP倍频后的光通过平凹透镜输出，未倍频的经平凹透镜反射回去经再次倍频后再输出。

本实用新型中，平凹透镜和激光晶体的前端面构成了激光的谐振腔，通过放在激光谐振腔内的KTP晶体对Nd³⁺:KGd(WO₄)₂产生的1067nm的红外基频光倍频，得到533.5nm绿光输出；用改变LD泵浦光的聚焦状态和它对激光谐振腔光轴的方位的方法来得到不同的倍频光模式。

对于轴向泵浦方式，谐振腔的损耗越小，有效泵浦截面越小，则阈值泵浦功率越低，能量转换效率越高。因此，必须适当设计谐振腔型，保证泵浦光截面和振荡激光光束截面之间的最佳匹配，必须设计适当的泵浦光路，减小有效泵浦截面，即应使泵浦光束在整个激光晶体内都具有很小的模体积。本激光器就很好的符合以上要求。为简化分析，作如下近似：把泵浦光的束腰半径与它在激光介质端面上的光斑半经的平均值作为泵浦光斑半经。设计出的系统结构，降低阈值泵浦功率，提高能量转换效率，并有利于激光器基模运转。

当泵浦光和基频光的光束横截面积达到最佳匹配时，可以得到最大功率的倍频光输出，但这并不能保证总是基横模输出，因为在一般LD泵浦的倍频激光器中使用的多是线列阵LD，这种LD发出的激光远场光斑形状和焦距很小的双曲线相近。在使用中总是把它的光束聚焦成具有很小束腰的细光束。在束腰处，其光斑一般是排开几个(一般是十个)小光斑，在稍离开束腰以后，其光斑就变成以此直线为对称轴的双曲线形。在其中心处的光强很弱，这不利于基横模的运转。

所述的KTP晶体，当θ＝90°，时，KTP晶体的II类匹配有效非线性系数有极大值。我们所述的KTP晶体的切割方式为θ＝90°，对1067nm光倍频有最大的有效非线性系数。为提高倍频效率，应当尽量减少KTP晶体内部的基频激光光束的横截面面积，在本装置下要尽量使KTP晶体靠近激光晶体。

所述Nd³⁺:KGd(WO₄)₂激光晶体(II)的第一个面为HR1067nm和1180nm，HT808nm，R 99.5％1067nm，R1.2％808nm，R99.1％1180nm。第二个面为AR 1067nm和1180nm，R0.1％1067nm，R0.25％1180nm。

所述的平凹透镜，其透镜参数为R＝-75mm，HR＞99％1067nm，HT＞90％533.5nm，BK7，可以通过调节平凹透镜的水平位置(即腔长)来得到较高效率的多种模式的绿光输出。

附图说明：

图1、图4为本实用新型的结构简图；

图2为Nd³⁺:KGd(WO₄)₂晶体的吸收光谱图；

图3为吸收及辐射谱线图；