[发明专利]一种大功率高光束质量的激光器的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及一种二极管泵浦固体激光器装置，特别是一种大功率高光束质量的激光器的设计方法。

背景技术

激光在谐振腔内振荡的时候，会产生高阶模以及低阶模，尤其在大功率泵浦时，高阶模很容易起振，而高阶模的产生降低了激光的光束质量，使激光准直难度增大。所以如何抑制高阶模的产生是解决激光的光束质量的首要问题。

激光起振时，高阶模容易受到介质的外形的影响，从而受到抑制，而低阶模却可以较容易进行振荡，使得光束质量得以提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，通过对介质外形的改变从而抑制激光起振时产生的高阶模，并经过声光调Q，输出大功率、高质量的激光。

本发明的技术方案是一种大功率高光束质量的激光器的设计方法，它包括泵浦光源、光学谐振腔、声光调Q开关、热沉、风扇和钇铝石榴石晶体介质（Nd:YAG），光学谐振腔的两个平行反射镜外部有热沉，泵浦光源的光束照射Nd:YAG介质的接收面，其特征是：Nd:YAG介质和声光调Q开关在光学谐振腔内；Nd:YAG介质的形状是凸面平顶形或凹面平顶形，Nd:YAG介质的接收面和接收面的对称面是内切圆半径不小于1cm的平面；风扇对Nd:YAG介质降温。

所述的Nd:YAG介质的形状还可以是球形面平顶形、锥形面平顶形、椭球形面平顶形、抛物线形面平顶形、双曲线面平顶形。

所述的泵浦光源是端面泵浦或侧面泵浦；端面泵浦在光学谐振腔端面，侧面泵浦在光学谐振腔侧面。

光源是端面泵浦，Nd:YAG介质的形状是凸面平顶形，透过率为20%；光源是侧面泵浦，Nd:YAG介质的形状是凹面平顶形，透过率为20%。

本发明的特点是首先改变了Nd:YAG介质的外形，抑制在振荡过程中产生的高阶模，提高光束质量，增加激光准直程度；其次增加声光调Q开关，在声光调Q开关的作用下，反转粒子数不断进行累计，当Q开关打开时，振荡光在受激辐射的作用下，得到放大，功率提升，从而得到了一种大功率高光束质量的激光。

附图说明

下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是端面泵浦、凸面平顶形介质情况下的结构示意图。

图2是侧面泵浦、凹面平顶形介质情况下的结构示意图。

图3是端面泵浦、锥形面平顶形介质情况下的结构示意图。

图中：1、泵浦光源；2、光学谐振腔；3、Nd:YAG介质；4、Nd:YAG介质的接收面；5、声光调Q开关。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，光学谐振腔2是两个相互平行的反射镜，其外部有热沉，光学谐振腔2有Nd:YAG介质3和声光调Q开关5。Nd:YAG介质3的形状是凸面平顶形，并通过风扇对Nd:YAG介质降温。

端面泵浦1在光学谐振腔2的端面，端面泵浦1照射Nd:YAG介质的接收面4，Nd:YAG介质的接收面4和接收面的对称面是内切圆半径为1cm的平面。这种情况下，该介质对光源的透过率为20%。

在凸面平顶形介质的作用下，泵浦光源会形成汇聚，谐振腔内介质的反转粒子数会显著提升，在声光调Q开关的作用下，反转粒子数不断进行累计，在Q开关打开时，振荡光在受激辐射的作用下，得到放大，功率提升，形成脉冲激光，而由于介质外形独特，会抑制其高阶模的产生，这使得输出激光的光束质量得以保证。从而输出大功率高光束质量激光。

实施例2

如图2所示，光学谐振腔2的两个平行反射镜之间有凹面平顶形Nd:YAG介质4和声光调Q开关5，光学谐振腔2外部有热沉，风扇对凹面平顶形介质降温。

泵浦光源1是侧面泵浦，侧面泵浦在光学谐振腔2的侧面，Nd:YAG介质的接收面4是平面，且其内切圆半径为1cm，凹面平顶形Nd:YAG介质的透过率为20%

侧面泵浦将谐振腔内介质的反转粒子数提升，在声光调Q开关的作用下，反转粒子数不断进行累计，在Q开关打开时，振荡光在受激辐射的作用下，得到放大，功率提升，形成脉冲激光，而由于介质外形独特，会抑制其高阶模的产生，这使得输出激光的光束质量得以保证。从而输出大功率高光束质量激光。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1的结构基本相同，不同的是Nd:YAG介质3的形状是锥形面平顶形，锥形面平顶形Nd:YAG介质在作用上与凸面平顶形介质相同，它们的接收面内切圆半径为1cm，并且可以得到相同的效果。

Nd:YAG介质3的形状还可以是球形面平顶形、椭球形面平顶形、抛物线形面平顶形、双曲线面平顶形，它们的作用和效果也相同，在此不做详细介绍。