[发明专利]一种端面泵浦激光晶体热焦距测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种端面泵浦激光晶体热焦距测量装置，包括泵浦源、激光谐振腔、待测激光晶体、功率计，上述部件的光路位置关系如下：由泵浦源发出的泵浦光进入激光谐振腔内，经过待测激光晶体后，从激光谐振腔内射出，再通过功率计对输出激光的功率进行测量，所述的激光谐振腔是由输入镜和输出镜组成的平‑平腔，所述谐振腔内放置待测的激光晶体，所述输出镜和待测激光晶体之间的距离活动可调，所述泵浦光通过输入镜进入激光谐振腔内，再通过待测激光晶体，最后通过输出镜从激光谐振腔内射出。本发明装置具有结构简单，易操作，稳定可靠，测量精度高，能够快速准确地测量不同泵浦功率下待测激光晶体的热透镜焦距。

技术领域

本发明属于端面泵浦激光晶体热焦距测量领域，具体涉及一种端面泵浦激光晶体热焦距测量装置和方法。用于测量不同泵浦功率下激光晶体的热焦距，优化固体激光器谐振腔设计，提升固体激光器谐振腔稳定性与输出功率。

背景技术

二极管泵浦固体激光器具有体积小、效率高、结构简单和稳定性好等诸多优点，在科研、医疗以及探测等领域有着广泛的应用。采用激光二极管端面泵浦的固体激光器，一般需将泵浦光经过聚焦的方法注入激光晶体中，使得泵浦光斑半径通常只有几十到几百微米，从而造成了泵浦光功率集中在激光晶体端面很小的一部分区域内，并且泵浦光的能量密度很高。由于注入激光晶体中的泵浦光不能够完全被激光晶体吸收，且吸收的泵浦光也无法完全转换成为激光输出，其中一部分能量以热的形式沉积在晶体之中。加之激光晶体的量子缺陷损耗以及无辐射跃迁等过程中产生大量的热，因此会在激光晶体内部产生不均匀的热分布以及较大的温度梯度。沉积在晶体中的热会导致激光晶体的端面发生形变，产生热透镜效应，形成热焦距，热透镜效应以及热焦距的形成不仅影响了激光谐振腔的稳定性，还限制了激光器输出功率的进一步提升，并且降低了输出激光的效率以及光束质量。固体激光器谐振腔设计时亟待需要对其性能进行优化，提升谐振腔稳定性与激光器输出功率，而优化设计的前提条件是需要知道激光晶体在不同泵浦功率下的热焦距数值，因此，如何实现对激光晶体热焦距快速准确的测量就显得尤为重要。

发明内容

为了实现对激光晶体热焦距快速准确的测量，本发明提供了一种端面泵浦激光晶体热焦距测量装置，其特征在于包括泵浦源、激光谐振腔、待测激光晶体、功率计，上述部件的光路位置关系如下：由泵浦源发出的泵浦光进入激光谐振腔内，经过待测激光晶体后，从激光谐振腔内射出，再通过功率计对输出激光的功率进行测量，所述的激光谐振腔是由输入镜和输出镜组成的平-平腔，所述谐振腔内放置待测的激光晶体，所述输出镜和待测激光晶体之间的距离活动可调，所述泵浦光通过输入镜进入激光谐振腔内，再通过待测激光晶体，最后通过输出镜从激光谐振腔内射出。

具体地，所述泵浦源为激光二极管。

进一步地，所述泵浦源和输入镜之间放置耦合透镜，所述泵浦光经耦合透镜整形后进入激光谐振腔内。

进一步地，所述的激光谐振腔是由输入镜和输出镜组成的平-平腔，其中输入镜是对泵浦光高透、对激光晶体输出激光波长高反的平面镜，输出镜是对激光晶体输出激光波长具有5％-20％透过率的平面镜。

进一步地，还包括高精度位移平台，所述输出镜固定在高精度位移平台上，通过高精度位移平台改变输出镜的位置，从而实现对谐振腔长度即输入镜和输出镜之间距离的改变。

根据所述的测量装置进行端面泵浦激光晶体热焦距测量方法，基于激光器谐振腔稳区判定条件，通过改变激光器谐振腔长度，测量不同泵浦功率下满足谐振腔稳区判定条件的谐振腔长度，最终计算得出各泵浦功率下的待测激光晶体热透镜焦距，

包括以下步骤：

S1、将待测激光晶体放置在靠近输入镜的位置，测量待测激光晶体前端面与输入镜之间的距离，记为L1；

S2、选定泵浦功率，通过高精度位移平台改变输出镜的位置，当功率计测量的激光器输出功率不为零且输入镜与输出镜之间的距离最大时，测量输入镜与输出镜之间的距离即谐振腔腔长，记为L；