[其他]單泵浦交叉棱鏡腔激光振蕩—放大器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000857
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1004247B
• 公開（公告）日: 1989-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 鄧仁亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)學院
• 代理公司: 北京工業(yè)學院專利代理事務所
• 代理人: 張朝元

單泵浦交叉棱鏡腔激光振蕩－放大器。涉及激光技術(shù)領(lǐng)域。它是用適當?shù)墓鈱W元件把交叉棱鏡腔激光振蕩器和單燈雙棒激光頭結(jié)合起來形成的激光器件。該器件具有效率高、輸出能量大，機械穩(wěn)定性高，光束質(zhì)量好和對激光工作物質(zhì)要求不高等特點。

本發(fā)明屬于一種新型高效率的固體激光振蕩-放大器。

現(xiàn)有技術(shù)中激光放大一般都采用分立的激光振蕩器和放大器拼湊在一起來實現(xiàn)，所以需要兩套燈、激光棒、泵浦腔。為了獲得高質(zhì)量光束的輸出，在振蕩級往往采取小模體積的運轉(zhuǎn)方式。這種傳統(tǒng)的振蕩-放大系統(tǒng)的主要缺點是體積龐大、效率低。

本發(fā)明的目的是制作一種由一個泵浦燈，兩支激光棒的激光頭，采用交叉棱鏡腔以及少量輔助器件構(gòu)成的一種新型高效率固體激光振蕩-放大器。

對本發(fā)明具有參考意義的已有技術(shù)列舉如下。

（一）1984年第8期中國《光學學報》公布的“交叉棱鏡望遠鏡激光諧振腔”。采用該激光諧振腔制作的激光器同時具有高的機械穩(wěn)定性、光束質(zhì)量好（近場實心、遠場達到衍射極限）、對激光棒的光學質(zhì)量要求較低諸優(yōu)點，其缺點是在有的運用場合輸出能理偏小。

（二）1984年11月中國航空工業(yè)部613研究所介紹的“單燈泵浦雙棒激光放大器。”該放大器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作效率高。其缺點是：該放大器的激光振蕩器采用的是平行平面式諧振腔，并且采用直角棱鏡（DⅡ-180°）來實現(xiàn)振蕩-放大器的耦合。

本發(fā)明的方案實質(zhì)在于綜合上述交叉棱鏡望遠鏡激光諧振腔和單燈泵浦雙棒激光放大器的優(yōu)點，在結(jié)構(gòu)上將它們有機地結(jié)合起來，制成一種新型、高效率的固體激光振蕩-放大器。該振蕩-放大器具有高的機械穩(wěn)定性、良好的光束質(zhì)量、提高了已有技術(shù)中的器件的效率、大大增加了輸出激光的能量，同時，對激光棒的光學質(zhì)量要求不高，上述諸良好結(jié)果的獲得是由采取相應于權(quán)項1中的特征部份的方案所解決的。

本發(fā)明的最佳實施例示于附圖1和附圖2，圖中相同的數(shù)字表明相同的或相應的部份。一個固體激光器的激光頭（10）由平行安裝的振蕩器激光棒（11）、放大器激光棒（31）、泵浦燈（13）和泵浦腔（12）所組成，它們之間的相互位置隨泵浦腔的斷面形狀不同而不同。這些斷面形狀可以是a單蛤殼狀相交圓、b）雙蛤殼狀相交圓、c）雙橢圓（這三種形狀均采用鏡面反射式的泵浦腔）。d）單圓柱（漫反射式泵浦腔）形狀。

交叉棱鏡諧振腔激光振蕩器（20）由激光頭（10）和直角棱鏡（DⅡ-180°）（21）、（22）、介質(zhì)偏振片（23）所組成，當要求調(diào)Q運轉(zhuǎn)或鎖模運轉(zhuǎn)時可在腔內(nèi)加入相應的元件，如附圖1中放入電光晶體（24）時即可實現(xiàn)調(diào)Q運轉(zhuǎn)。有兩上全內(nèi)反射表面的直角棱鏡的通光表面可以是平面的、凹球面的和凸球面的，用它們的不同組合可分別構(gòu)成交叉棱鏡非穩(wěn)腔-包括交叉棱鏡望遠鏡激光諧振腔、穩(wěn)定腔腔和介穩(wěn)腔，即交叉波羅（Porro）棱鏡腔。棱鏡（21）、（22）的棱線方位角視激光器運轉(zhuǎn)方式-包括連續(xù)、脈沖、調(diào)Q、鎖模而有不同的放置方式。一般都是交叉的，由于這樣的配置使得激光振蕩器有很高的機械穩(wěn)定性，對激光棒的光學質(zhì)量要求不高。當棱鏡（21）、（22）和激光棒（11）等的參數(shù)滿足交叉棱鏡望遠腔時，獲得的激光束可以是單橫模的，即近場是實心的，遠場可以達到衍射極限。關(guān)于交叉棱鏡望遠腔激光器的詳細描述可參閱《光學學報》1984年第8期721頁。

交叉棱鏡腔激光振蕩器的輸出方式有兩種，在附科1中（27）是振蕩器的軸向輸出光束，在附圖2中（26）是振蕩器的側(cè)向輸出光束，都是從介質(zhì)偏振片（23）透射或反射得到的。介質(zhì)偏振片還把腔內(nèi)光束（25）反射或透射一部分（26）或（27）保留在諧振空內(nèi)以維持振蕩。

對于附圖1所示軸向輸出光束（27），本發(fā)明采用通光束表面鍍有增透膜的三面直角棱鏡（或稱為角錐棱鏡）（32）來耦合，它經(jīng)過三次全內(nèi)反射把垂直入射到（32）通光表面上的光束（27）偏移一段距離使反射后的光束（33）恰好能射入放大棒（31），這一點的實現(xiàn)借助于角錐棱鏡的轉(zhuǎn)動和移動來實現(xiàn)。如附圖3所示，但在調(diào)整中不得使光束落在各分界線上，這種棱鏡有極好的機械穩(wěn)定性，故用這種耦合方式組成的交叉棱鏡腔激光振蕩-放大器的機械穩(wěn)定性是非常高的，這種棱鏡的外形尺寸可按實際需要截取。