[发明专利]一种可以输出圆环状激光分布的固体激光振荡器

说明书

技术领域

本发明属于激光器技术领域，涉及一种激光器，特别是关于一种可以输出圆环状激光分布的固体激光振荡器。

背景技术

圆环状激光为一种非基模的，空间分布呈现轴向对称且中心光强弱、边缘光强强的激光。圆环状激光在焦点附近功率密度的分布基本均匀，可以采用较大尺度的飞行光学加工系统，配以五轴联动的数控系统可进行较大范围的三维激光切割和焊接等。

近年来固体激光器由于其结构紧凑、效率高、性能稳定等优点，尤其在激光切割、刻蚀和焊接以及微电子加工等工业领域具有非常重要的应用。然而，目前获得圆环状激光的方法主要是基于CO₂激光器。为了获得轴向对称分布的圆环状激光，通常要在CO₂激光器的谐振腔内插入轴向对称的光学元件，例如圆锥形的后腔镜或者圆锥形的布儒斯特窗口。但是，这种方法会引入诸如效率下降和偏振选择性恶化等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以输出圆环状激光分布的固体激光振荡器，该激光器具有输出圆环状激光，结构简单，实用性强的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可以输出圆环状激光分布的固体激光振荡器，包括：

泵浦源1；

耦合系统3，对泵浦源1发出的泵浦光6进行整形；

激光增益介质5，泵浦光6经耦合系统3整形后输入到激光增益介质5，激光7也同时输入到激光增益介质5；

腔镜，至少包括一个后腔镜8和一个输出镜9。

所述泵浦源1为光纤耦合半导体激光器或者准直输出半导体激光器，泵浦方式为端面泵浦或者侧面泵浦。

还包括双色镜4，所述泵浦光6经耦合系统3整形后，再经双色镜4透射然后输入到激光增益介质5，激光7经双色镜4反射后输入到激光增益介质5。

所述泵浦源1的发射谱与所述激光增益介质5的吸收谱匹配。

所述增益介质5由至少一块掺杂激光晶体组成，所述激光晶体包含一个或多个掺杂区域。

所述增益介质5为Nd:YVO₄晶体。

所述泵浦光6和激光7在增益介质5的入射面为长方形。

该固体激光振荡器的腔型为直腔、折叠腔或者环形腔，或者在激光晶体的表面直接镀膜作为谐振腔的腔镜。

在输出镜9之前的激光路线上设置有周期性损耗调制器件10，以获得脉冲激光输出。

通过调整所述耦合系统来控制泵浦光在所述激光增益介质中的束腰大小和束腰位置，使所述激光增益介质中所述泵浦光的束腰大于激光的基模束腰，以获得一种呈圆环状分布的激光输出。

通过调整所述腔镜，可以控制所述激光在所述激光增益介质中的基模束腰大小和基模束腰位置，使所述激光增益介质中所述激光的基模束腰小于所述泵浦光的束腰，以获得一种呈圆环状分布的激光输出。

本发明提出的固体激光器，泵浦光和激光在增益介质中的空间分布可以通过耦合系统和腔镜来分别控制，在满足泵浦光束腰大于激光基模束腰的条件下，无需加入额外的光学元件，就可以获得圆环状分布的激光输出。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图。

图2是针对实施例，表面泵浦光与激光在增益介质里面分布的示意图。

图3是本发明中间键合后掺杂区域结构示意图。

图4是图3中B-B剖面的矩形横截面示意图。

图5是图3中B-B剖面的圆形横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明提供的可以输出圆环状激光分布的固体激光振荡器的一个实施例。泵浦源1输出的泵浦光通过尾纤2传导至耦合系统3，双色镜4对泵浦光6高透射，对激光7高反射，泵浦光6通过耦合系统3整形后经双色镜注入激光增益介质5内，激光振荡器的谐振腔由后腔镜8和输出镜9及双色镜4构成，腔内的脉冲调制器件10用来周期性改变腔内损耗，产生脉冲输出。振荡器的激光增益介质5为Nd:YVO4晶体，其受吸收系数大，激发受激射截面大，激光上能级寿命小，因此可以有较大的增益，易于高重复频率运转，同时其为双折射晶体，可以得到偏振输出。