[实用新型]基于非圆形泵浦的非对称稳定腔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于半导体激光器泵浦的固体激光器研究。属于激光技术领域。

背景技术

近年来半导体激光器的研究和应用出现快速发展，而半导体激光器发出的是一个纵横比很大的细长椭圆光锥形激光束，为了得到较好的模式匹配，目前国内外在使用半导体激光器作端面泵浦源时都要经过光束整形。比较传统的就是经过成像光学器件或者非成像光学聚焦系统等各种整形耦合系统；整形之后的泵浦光束仍然是一个近似椭圆的光束，泵浦到传统的对称腔内振荡，对于对称腔由于圆形腔模与这种椭圆泵浦光束有严重的模式不匹配；当腔模式体积比较大的时候，有可能是单横模，但是此时的利用效率比较低；当腔模式体积比较小的时候两个方向的光束质量不同，光束质量不好，如图1所示。现在比较常用的是光纤耦合系统，整形以后输出光束基本呈圆形，但是该系统比较复杂，造价也相当的昂贵。

实用新型内容

本实用新型是基于中小型功率的半导体激光器椭圆光束泵浦的情况下，设计的一种非对称稳定谐振腔。一般激光二极管的光束在快轴方向(垂直于发射带)光束发散角比较大，约60°-90°；在慢轴(平行于发射带)的发散角却很小，约10°。对于这种椭圆光束，整形后，其快轴方向的光斑大小ω_y要比慢轴方向的ω_x大，一般ω_y＝1.5～5ω_x。本实用新型是针对这种椭圆光束泵浦时，设计了一个由一个凹镜和一个柱面镜组成，在泵浦光束的快轴方向上构成凹凸稳定腔，以及在泵浦光束的慢轴方向上是一平凹腔。如图2所示。

本实用新型采用一个凹镜和一个柱面镜组成的非对称谐振腔，以达到实现高效率和较高光束质量的目的。即在两个方向上的稳定腔的组成是不同的：在泵浦光束的快轴方向上构成凹凸稳定腔，这种强具有较大的模体积，因而与较大的泵浦模式相匹配；在泵浦光束的慢轴方向上是一平凹腔，模体积较小，与较小的泵浦光斑相匹配。这样就实现泵浦光与腔的模式在两个方向的较好匹配。最后输出可通过一个柱面望远镜整形，得到接近对称的激光束输出。

本发明的特点是：可应用于中小功率的半导体激光器泵浦的固体激光激光器中。对于椭圆泵浦光设计了非对称的稳定谐振腔，实现泵浦光与腔的模式在两个方向的较好匹配，实现激光器的高效运转。大大降低了成本。

附图说明

图1是对称腔中泵浦模式和腔内模式匹配的两种情况，(a)为腔模式体积较大时泵浦模式和腔模式的匹配情况示意图，(b)为腔模式体积较小时泵浦模式和腔模式的匹配情况示意图，其中：1-1-腔模式、1-2-泵浦模式；

图2是非对称腔在两个方向的示意图，(a)为快轴方向的结构示意图；(b)为慢轴方向结构示意图。其中：1-半导体激光器、2-光学耦合系统、3-凹镜、4-激光工作物质、5-柱面镜。

具体实施方式

本实用是由一个凹镜和一个柱面镜组成，在泵浦光束的快轴方向上构成凹凸稳定腔，以及在泵浦光的慢轴方向构成平凹腔。本实用新型的运行过程如下：

图2中半导体激光器1发出的光通过简单的耦合光学系统2之后，仍然是一近似椭圆光束，泵浦光入射到此由凹镜和3柱面镜5组成的非对称稳定谐振腔内的以后，在小发散角的方向上是一平凹腔，有较小的模式体积，如图2(a)示；在大发散角的方向上是一凹凸腔，有较大的模式体积，如图2(b)示。在两个不对称的泵浦方向上有相应的不对称的稳定谐振腔，实现泵浦光与腔的模式在两个方向的较好匹配。最后由柱面镜5输出。实现激光器的高效率运转。激光器可以连续运转，或者调Q脉冲运转。