输出耦合连续可变的环形激光器.pdf

一种输出耦合连续可变的激光器，涉及一种可连续改变输出耦合度的固体激光器。本激光器的谐振腔中，耦合输出镜(8)的入射角度可调节。该输出耦合镜(8)与反射镜(7)位于旋转台(6)上，两镜片相互垂直放置；反射镜(5)处于平移台(9)上，根据旋转台旋转的角度平移反射镜，以保持谐振光路。本发明能在不同的泵浦功率下使激光输出达到最佳。

1、  一种输出耦合连续可变的激光器，包括环形谐振腔，其特征在于：该谐振腔中，耦合输出镜(8)的入射角度可调节。

2、  如权利要求1所述的激光器，其特征在于：该输出耦合镜(8)与反射镜(7)位于旋转台(6)上，两镜片相互垂直放置；反射镜(5)处于平移台(9)上，根据旋转台旋转的角度平移反射镜，以保持谐振光路。

3、  如权利要求1或2所述的激光器其特征在于：其激光工作介质为固体激光材料。

4、  如权利要求3所述的激光器其特征在于：泵浦系统可采用连续灯泵浦或脉冲灯泵浦，也可采用连续二极管激光泵浦及脉冲二极管激光泵浦。

5、  如权利要求3所述的激光器其特征在于：其谐振腔内包含半波片和法拉第旋光装置。

输出耦合连续可变的环形激光器
技术领域
本发明涉及一种可连续改变输出耦合度的固体激光器。
背景技术
在常规的激光器中，输出耦合镜的透过率是固定的，在一个具体激光系统中，采用固定耦合率的输出，仅能在一个小范围的泵浦功率内实现最佳的输出。在不同泵浦功率下，输出耦合的最佳值不同，在低泵浦功率下，激光增益较小，此时，输出耦合宜小，以减小损耗，降低激光阈值，增强激光反馈，得到较大的激光输出；而在高泵浦功率下，此时，激光增益大，腔内光反馈强，输出耦合宜大，以将激光能量更有效地输出，并且防止谐振腔内激光过强而损伤介质镜及激光工作介质。因此，固定的输出耦合率难以达到使激光器在不同泵浦功率下均达到最佳输出的效果。基于光以不同入射角照射输出镜时透过率不同的原理，我们设计了该激光装置。通过改变介质输出镜的角度来改变激光输出耦合度，从而使激光器在不同的泵浦功率下均能以最佳耦合率输出，提高激光效率。
发明内容
本发明采用环形谐振腔结构。在环形谐振腔中，通过在光路中加入一个半波片和法拉第旋光装置，使激光在环形谐振腔中单向振荡，并由输出镜单向输出。
下面结合附图及实施例说明该激光装置的具体工作过程。
附图中，1是激光工作介质，可以为晶体、玻璃、陶瓷等固体激光材料，2为泵浦系统，可采用连续灯泵浦或者脉冲灯泵浦，也可采用连续二极管激光泵浦或者脉冲二极管激光泵浦，3是冷却系统，用于冷却激光工作介质，4、5、7是对激光波长全反射的反射镜，6是旋转台，8是对激光波长部分透过的输出耦合镜，反射镜7与输出耦合镜8位于旋转台6上，随着工作台6的转动，输出耦合镜8的透过率发生较大的变化，从而实现不同泵浦功率下的不同输出耦合率，镜片7和8之间角度保持90°，以实现镜片7、5之间的激光光束与镜片8、4之间的激光光束平行，9是平移台，镜片5处于该平台上，随着旋转台的转动进行相应移动，10是半波片，11是法拉第旋光装置，10与11共同作用，使偏振的行波激光只能在一个方向上振荡，从而实现单向的激光振荡及输出，对Nd:YAG、Nd:GGG等各向同性的晶体，环形谐振腔中需增加偏振元件或将激光晶体加工成布儒斯特角，对Nd:YAlO3、Nd:YVO4、Nd:GdVO4等偏振输出的晶体则不需要增加偏振元件或加工成布儒斯特角。
泵浦系统2工作后，冷却系统3将激光运转过程产生的热量带走，使工作介质1在正常的温度下运转。激光在4、5、7、8组成的环形谐振腔内振荡，利用半波片10和法拉第旋光器11实现单向的激光振荡，通过输出耦合镜8实现激光输出。当泵浦功率变化时，转动旋转台6，使输出耦合镜8的透过率发生变化，达到最佳输出的要求。此时，由于反射镜7与耦合输出镜8互相垂直，旋转工作台不会改变由输出耦合镜8射出的光线的方向，但会使该光线发生平移，故应通过平移台9相应移动反射镜5的位置，以保持激光的谐振光路。谐振腔内也可插入声光或电光调Q装置，以输出高峰值功率的激光。
附图说明
附图为侧面泵浦激光装置示意图。
具体实施方式
实施例1
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:YAG晶体，泵浦系统2采用连续氪灯泵浦，泵浦方式采用侧面泵浦，泵浦光由侧面照入激光晶体，反射镜4、5、7镀1064nm的全反射膜，输出耦合镜8镀对1064nm部分透过的膜，随着旋转台6的转动，其透过率可在一定范围内变化。在泵浦功率较低时，将旋转台6转动到输出耦合镜5透过率较低的位置，同时将反射镜5平移到适合位置，激光在4、5、7、8组成的谐振腔内振荡，并由输出耦合镜8处输出。当泵浦功率增大时，旋转台6转动，使输出耦合镜8透过率增大，同时移动5的位置以保持激光振荡，使激光输出最大。
实施例2
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:YAG，泵浦系统2采用脉冲氙灯泵浦，泵浦方式采用侧面泵浦，泵浦光由侧面照入激光工作介质，反射镜4、5、7镀1064nm的全反射膜，输出耦合镜8镀对1064nm部分透过的膜，随着旋转台6的转动，其透过率可在一定范围内变化。在泵浦能量较低时，将旋转台6转动到输出耦合镜8透过率较低的位置，同时将镜片5平移到适合位置，激光在4、5、7、8组成的谐振腔内振荡，并由输出镜8处输出。当泵浦能量增大时，旋转台6转动，使镜片8透过率增大，同时移动5的位置以保持激光振荡，使激光输出最大。
实施例3
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:YAG晶体，泵浦系统2采用808nm二极管激光泵浦，泵浦方式采用端面泵浦，泵浦光透过反射镜4射入激光晶体，反射镜4镀1064nm全反808增透的膜系，反射镜5、7镀1064nm的全反射膜，激光器其他特征同实施例1。
实施例4
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:YAG晶体，泵浦系统2采用808nm二极管激光泵浦，泵浦方式采用侧面泵浦，泵浦光由侧面照入激光晶体，激光器其他特征同实施例1。
实施例5
采用如附图的结构，激光工作介质1采用钕玻璃，泵浦系统2采用脉冲氙灯泵浦，泵浦方式采用侧面泵浦，泵浦光由侧面照入激光工作介质，激光器其他特征同实施例2。
实施例6
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:YVO₄晶体，泵浦系统2采用808nm二极管激光泵浦，泵浦方式采用端面泵浦，激光器其他特征同实施例3。
实施例7
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:GdVO₄晶体，泵浦系统2采用807nm二极管激光泵浦，泵浦方式采用侧面泵浦，泵浦光由侧面照入激光晶体，激光器其他特征同实施例1。
实施例8
采用如附图的结构，激光工作介质1采用Nd:YAlO₃晶体，泵浦系统2采用803nm二极管激光泵浦，泵浦方式采用端面泵浦，泵浦光透过反射镜4射入激光晶体，反射镜4镀1064nm全反803nm增透的膜系，激光器其他特征同实施例3。