[发明专利]一种改善板条型固体激光器输出光束不对称的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种改善板条型固体激光器输出光束不对称的方法。

背景技术

固体激光器在国民经济的各个领域得到了广泛应用。

一般来说，热负载的圆柱形棒状激光介质会出现热聚焦、应力导致的双轴聚焦和双折射等热效应，对激光输出的光束质量造成严重影响并限制输出的激光功率。

对于板条型结构的固体激光器，可以通过设计合理的“之”字形(zig-zag)光路，减轻甚至消除一阶热透镜、应力双折射和退偏效应，从而获得更好的光束质量和更高的输出功率。

板条型固体激光器的泵浦方法一般有端面泵浦、侧面泵浦、边缘泵浦和角泵浦等几种形式。激光介质的形状一般为矩形或平行四边形截面的六面体。除了在端面泵浦中通过在正方形截面激光介质四周加持热沉达到对称散热外，其它几种泵浦方式通常采用激光介质中的其中两个大面与热沉接触的非对称散热方式。在这种情况下，散热方向(即激光介质的厚度方向)的温度梯度要比绝热方向(即激光介质的宽度方向)大很多，进而导致厚度方向的热焦距比宽度方向的小。这种热焦距在两个方向的非对称性造成了谐振腔两方向的本征模式不同，最终导致了激光输出光束的不对称，影响了板条型固体激光器在一些方面的实际应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种改善板条型固体激光器输出光束不对称的方法，以简单的谐振腔结构实现一种板条型固体激光器输出光束的对称化。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：采用平面镜作为全反镜和输出镜，以谐振腔长臂作为输出端，调节所述谐振腔长臂长度改变激光介质上的光束半径，获得最佳的模式匹配；调节所述谐振腔短臂长度改变第二稳区位置(即激光介质基模高斯光束束宽随激光介质光焦度的变化在光焦度取相对大的数值时所形成的凹形区域)，使所述激光介质宽度方向(热焦距大)动态工作点处于第一稳区(即激光介质基模高斯光束束宽随激光介质光焦度的变化在光焦度取相对小的数值时所形成的凹形区域)，所述激光介质厚度方向(热焦距小)动态工作点处于第二稳区，并且使两方向输出镜上光斑大小相同。由于平面镜同时为腔内振荡光束和输出光束束腰位置，只要保证所述输出镜上两方向光斑大小相同，则可以保证激光输出光束束腰位置、束腰大小和发散角等参数相同，即实现了激光输出光束的对称化。

本发明设计的一种改善板条型固体激光器输出光束不对称的装置，所述装置为谐振腔结构，其特征在于，所述谐振腔内设置有同轴放置的全反镜，输出镜和激光介质；所述全反镜位于所述激光介质前方，两者间的距离为所述谐振腔的短臂长度；所述输出镜位于所述激光介质的后方，两者间的距离为所述谐振腔的长臂长度。

其中，所述全反镜和输出镜为平面镜。

其中，所述激光介质的形状为板条型。

其中，所述激光介质为激光晶体、激光玻璃介质、激光塑料介质和激光陶瓷介质中的一种。

其中，所述谐振腔内还设置有同轴放置的球面或柱面透镜、反射镜、Q开关，或激光非线性晶体。

另外，本发明还涉及一种改善板条型固体激光器输出光束不对称的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、调节所述谐振腔长臂长度，改变激光介质上的基膜高斯光束束宽ω₃，使之与所述激光器泵浦模式匹配，提高模式匹配效率；

S2、调节所述谐振腔短臂长度，改变激光介质基模高斯光束束宽ω₃随激光介质光焦度D的变化在光焦度D取相对大的数值时所形成的第二稳区位置，使所述激光介质宽度方向的动态工作点处于激光介质基模高斯光束束宽ω₃随激光介质光焦度D的变化在光焦度D取相对小的数值时所形成的第一稳区，所述激光介质厚度方向的动态工作点处于所述第二稳区，并且使激光介质宽度方向和厚度方向输出镜上所形成的光斑大小相同。

其中，所述激光器的泵浦方式为侧面泵浦、边缘泵浦、角泵浦、非对称散热或者非对称泵浦的端面泵浦。

其中，所述第二稳区位置的改变方法为增加所述谐振腔的短臂长度来缩小所述第一稳区和第二稳区的间隔，或者减小所述谐振腔的短臂长度来增大所述第一稳区和第二稳区的间隔。

与现有技术相比，本发明所具备的突出优点有：结构简单，易于实现，可以有效解决板条型固体激光器输出光束不对称的问题。

附图说明

图1是本发明改善板条型固体激光器输出光束不对称的装置的结构示意图；

图2是本发明改善板条型固体激光器输出光束不对称的方法工作原理示意图。

其中，1：全反镜；2：输出镜；3：激光介质。