[实用新型]端面泵浦陶瓷激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，具体为一种端面泵浦陶瓷激光器。

背景技术

半导体端面泵浦固体激光器技术日趋成熟。当前，该类激光器可分中小功率和大功率两类。中小功率激光器体积小、光束质量好、功率输出稳定，便于频率转换，通过对腔内或腔外附加非线性晶体，如LBO、KTP、BBO、YLF等，实现绿光、紫外、深紫外等多种波段的连续和脉冲激光输出，并达到了较高的功率。在精密激光标记、硅晶圆切割、PCB板加工、各种塑料制品的标记、太阳能刻膜等方面有非常广泛的应用，其高功率密度达到的标刻效果，更是其他类型激光器不可替代的。大功率激光器依然处在研究阶段，工业使用不多，目前研究致力于小体积、高光束质量、高转换效率等方面，相信在不久的将来，在金属切割方面崭露头角。

然而，端面泵浦固体激光器通常使用的单晶晶体目前存在以下缺点：(1)、晶体的生长需要在高纯保护气体下生长，需要贵金属离子掺杂，制作周期长，制作难度大，生产成本高，难以获得大批量生产。(2)、晶体掺杂难以达到较高浓度，一般只在0.2％-1％之间，且掺杂离子分布不均匀，限制了转换效率和输出功率的提高。(3)、由熔体生长晶体可能引起晶体中的组分分离。(4)、晶体尺寸较小，利用率不高。以上几点极大的限制了端面泵浦固体激光器的推广和使用。

端面泵浦固体激光器为提高转换效率通常使用吸收系数较高的单晶晶体，常用的为Nd:YAG单晶晶体和Nd:YVO₄单晶晶体。Nd:YVO₄单晶晶体受激发射截面和吸收系数较高，在中小功率激光器的转换效率上，占有很大的优势。但是该晶体物理特性相比Nd:YAG单晶晶体较差：硬度低，热导率低，热膨胀系数大，导致散热困难，使得激光晶体在较高泵浦功率下极易出现裂痕和坏点。并且，由于Nd:YVO₄单晶晶体吸收效率高，热透镜效应明显，影响谐振腔内光束特性，导致激光难以获得线性输出，限制了其向更高输出功率发展。另外，Nd:YVO₄单晶晶体上能级寿命较低，在调Q峰值功率较低。Nd:YAG单晶晶体在机械特性和热特性上都明显优于Nd:YVO₄单晶晶体，但是吸收系数、受激发射截面均较小。由于Nd:YVO₄单晶晶体在生长过程中，难以保证其内部掺杂离子的均匀性，在端面泵浦过程中，极容易导致晶体受热不均而碎裂，掺杂浓度越高，该现象就越严重，因此，通常Nd:YVO₄单晶晶体很难在转换效率、尺寸体积和高掺杂浓度三个方面同时获得提高。

因此，如何选取合适的材料作为激光晶体，满足吸收、机械特性、热特性等诸多方面，提高激光器的转换效率和输出特性是亟待解决的一个技术难题；激光晶体的热特性是限制端面泵浦方式向高功率发展的瓶颈。

发明内容

本实用新型要解决的主要技术问题是，提供一种受热稳定性好、转换效率高的端面泵浦固体激光器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种端面泵浦陶瓷激光器，包括泵浦单元、聚焦耦合系统、谐振腔、安置在谐振腔中的激光晶体，泵浦单元发出的泵浦光经聚焦耦合系统聚焦至激光晶体，其不同之处在于，所述激光晶体为Nd:YAG透明陶瓷晶体。

按以上方案，所述Nd:YAG透明陶瓷晶体的具体指标包括：Nd³⁺掺杂浓度为0.27--1at.％。

按以上方案，所述Nd:YAG透明陶瓷晶体的具体指标包括：Nd³⁺掺杂浓度为0.7--1at.％。

按以上方案，所述Nd:YAG透明陶瓷晶体两个端面均镀有808nmAR膜，AR膜反射率R＜0.5％。

按以上方案，所述Nd:YAG透明陶瓷晶体两个端面还镀有1064nmHT膜，HT膜反射率R＜0.2％。

按以上方案，所述Nd:YAG透明陶瓷晶体的气孔体积小于1ppm，孔积率小于150vol.ppm。

按以上方案，所述Nd:YAG透明陶瓷晶体的孔积率小于100vol.ppm。

按以上方案，谐振腔包括全反镜、反射镜、输出镜，全反镜、输出镜之间设置将谐振光路偏转的反射镜，谐振光路呈V型，V型夹角为15-50度，其中输出镜为设置在主光轴上的平凹镜。

对比现有技术，本实用新型的有益特点如下：

将激光器晶体由Nd:YAG单晶晶体改为Nd:YAG透明陶瓷晶体，其具有以下优势：

(1)陶瓷烧结无需贵金属，无需在高纯保护气体下进行，制备时间短，生产成本低。