[发明专利]一种高能二极管泵浦固体激光器方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器，涉及二极管泵浦固体激光器，特别是一种高能二极管泵浦固体激光器方法。

背景技术

激光二极管固体激光器，主要由泵浦源激光二极管、耦合系统和谐振腔组成。谐振腔是激光器的核心部分，其中激光介质是实现将泵浦能量转化成激光能量的枢纽。泵浦源激光二极管对谐振腔内的激光介质作用，产生激光输出的过程中，激光介质会将部分能量转化成热能，产生热效应。激光介质的热效应等同于在谐振腔内增加了一个不可控的非理想光学元件，往往造成激光输出的不稳定，影响光束质量，降低泵浦光和输出激光的转换效率。特别是大功率泵浦条件下，严重的热效应将导致泵浦功率无法增加，使得激光器的功率水平难以提高。在这种情况下往往要采用许多复杂的手段对热效应进行控制，例如采用复杂的水冷系统进行散热，在谐振腔中引入复杂的光学系统以抵消热效应的影响，这些大大增加了激光系统的复杂性。

调Q的二极管泵浦固体激光器，通常利用声光衍射，电光衍射、或某些介质的可饱和吸收特点实现谐振腔腔内损耗大小的周期性变化。当腔内损耗比较大的时候，振荡光不能起振，激光器没有激光输出，泵浦光导致激光介质上能级粒子数积累，实现能量储存。当腔内损耗比较小时，由于阈值降低，振荡光可迅速起振，激光介质中的上能级粒子短时间内集中受激跃迁，储存的能量迅速释放，形成激光脉冲而输出。

由于增加了调Q单元，调Q的二极管泵浦固体激光器在结构上通常复杂于非调Q的二极管泵浦固体激光器。热效应在这种情况下对激光器输出性能的影响更加明显，同样泵浦功率条件下，相应调Q激光器的散热结构和热效应处理系统比非调Q激光器更加复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、输出效率高、热效应小的一种高能二极管泵浦固体激光器方法。

本发明的目的是这样实现的，一种高能二极管泵浦固体激光器方法，包括激光二极管、耦合系统、激光谐振腔，激光谐振腔包括谐振腔反射镜、激光介质、调Q开关和激光输出镜，其特征是：激光介质绕介质盘中心轴沿相同半径分布，介质盘驱动装置驱动介质盘转动，使介质盘中的激光介质处在激光谐振腔输出光的轴线上，激光二极管通过耦合系统将泵浦光射入谐振腔中的激光介质，使激光介质实现粒子数反转而激活，同时，激光器谐振腔和调Q开关将共同作用，使激光器产生激光的输出，当激光介质被泵浦光照射的时间有比较小的热效应会影响激光的输出质量时，介质盘驱动装置驱动介质盘转动，使介质盘中下一个激光介质处在激光谐振腔输出光的轴线上，激光器谐振腔和调Q开关重新共同作用，使激光器产生激光的输出。

所述的激光介质直径可在￠1.5-￠3，激光介质在介质盘同轴分布的数量根据需要确定，数量在10-500之间。

所述的介质盘驱动装置可以是步进电机，由步进电机输出轴带动介质盘转动的时间与腔内调Q开关调Q的作用时间配合时序是：腔内调Q开关工作周期是t1加t2，t2是激光二极管通过耦合系统将泵浦光射入谐振腔中的激光介质，使激光介质实现粒子数反转而积累的时间，此时，腔内调Q开关关闭，t1是腔内调Q开关打开时间，t1＝t3+t4，t4＞t3，t3是谐振腔使反转粒子瞬间在腔内振荡输出高能激光的有效时间，t4处在低能量输出段，步进电机驱动电路正好利用t4时间段驱动步进电机转动，由步进电机输出轴带动介质盘转动，使介质盘中下一个激光介质到位，激光介质中心处在谐振腔光轴上；t4时间结束后，重新进入下一个周期。

所述的步进电机驱动电路驱动步进电机转动一次的时间可以与腔内调Q开关的工作频率相同，也可以是腔内调Q开关工作周期的倍数；步进电机驱动电路驱动步进电机转动一次的时间决定，取决于激光介质静止在谐振腔光轴上产生热效应的情况决定。

所述的步进电机驱动电路驱动步进电机转动一次使刚工作的激光介质进入一个冷却缓冲区，在冷却缓冲区中刚工作过的激光介质产生的热量能迅速被降温到理想的温度；冷却缓冲区可以是由夹持在介质盘上的半导体致冷器使介质盘处在低温下，也可以是冷风对其作用。

所述的激光介质采用柱面结构，柱面的圆周面固定在介质盘内，柱面的平面面在径向方向上，LD对激光介质既可端面泵浦又可侧面泵浦，LD对激光介质进行端面泵浦和侧面泵浦。