[发明专利]无水冷激光器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种无水冷激光器。

背景技术

基于主振荡功率放大器（MOPA，Master Oscillator Power-Amplifier）的激光器，尤其是端面泵浦的主振荡功率放大器，既能保持主振荡器的高光束质量，又能保证高的峰值功率、高的转换效率、大能量输出，该类激光器被广泛应用于激光加工、远程测绘、空间雷达等领域。半导体激光器（LD，Laser Diode）作为泵浦源，因其与传统灯泵浦相比具有结构紧凑、寿命长、能量转换效率高、易于热管理等优势，被广泛使用在主振荡功率放大器中。连续或准连续的半导体激光器已经在中小功率的工业激光器中得到了广泛应用，脉冲式半导体激光器也已经有了成型的产品。以半导体激光器作为泵浦源，此类主振荡功率放大器具有输出能量高、脉宽窄、结构紧凑等优点，具有广泛的实用价值。

按泵浦方式来分类，端面泵浦可以分为连续端面泵浦和脉冲式端面泵浦。连续端面泵浦多以光纤方式输出泵浦光，此类泵浦光光斑均匀，输出功率从几瓦到几千瓦。连续端面泵浦的MOPA激光器，输出光束质量好（单横模），重复频率高，其光束质量在X方向为1.28，在Y方向为1.21；也有输出单脉冲大能量的MOPA激光器，其脉冲宽度为60ns，重复频率5kHz，光束质量小于1.3。但是，它们都采用水冷的方式，因为连续泵浦功率大，产生的热量多。于是，出现了脉冲式端面泵浦，泵浦源平均功率较低，可以采用传导冷却或者风冷方式，大大减少了增益晶体或泵浦源被污染的机会，其光束质量小于1.5，但单脉冲能量只有54mJ，限制了远程测距的距离。

侧面泵浦板条MOPA无水冷激光器，结构简单，输出单脉冲能量大，但是，采用脉冲二极管直接泵浦，泵浦光的均匀性影响输出光的光束质量。

如何在无水冷全固态、高峰值功率、大能量输出的情况下，保证光束为单横模，是当前急需解决的一个技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无水冷激光器，用以解决上述现有技术存在的问题之一。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无水冷激光器，包括：

主振荡器泵浦源（1），用于提供泵浦光；

主振荡器能量光纤（2），用于对主振荡器泵浦源（1）输出的泵浦光进行传输和匀化；

主振荡器耦合系统（3），用于将主振荡器能量光纤（2）传输的泵浦光耦合进主振荡器激光晶体（4）；

主振荡器激光晶体（4），用于提供主振荡器增益；

第一偏振片（5），用于使主振荡器激光晶体（4）输出的激光起偏，偏振方向为水平方向；

第一四分之一波片（6），用于使来自第一偏振片（5）的激光偏振方向旋转45°；

普克尔盒（7），用于在主振荡器激光晶体（4）上的能级粒子数达到最大时，控制平凹输出镜（8）输出激光；

平凹输出镜（8），与主振荡器激光晶体（4）的左端面构成主振荡器谐振腔，透过部分激光，输出种子光，偏振方向为水平方向；

扩束系统（9），对平凹输出镜（8）输出种子光进行扩束；

第一45°全反镜（10）和第二45°全反镜（11），对扩束后的种子光进行全反射，使其射入第二偏振片（12）；

第二偏振片（12），透射水平方向的种子光，反射垂直方向的种子光；

第二四分之一波片（13）；使通过其的种子光偏振态旋转45°；

功率放大器激光晶体（14），用于对第二四分之一波片（13）传输的种子光进行放大；放大后种子光再次通过第二四分之一波片（13），其偏振态再次旋转45°，成为垂直方向的种子光，第二偏振片（12）将其反射至第三偏振片（18），经第三偏振片（18）反射输出放大光；

功率放大器泵浦源（17）；用于提供泵浦光；

功率放大器能量光纤（16）；用于对功率放大器泵浦源（17）输出的泵浦光进行传输和匀化；

功率放大器耦合系统（15），用于将功率放大器能量光纤（16）传输的泵浦光耦合进功率放大器激光晶体（14）。

进一步，主振荡器泵浦源（1）提供峰值功率≤500W的泵浦光，泵浦光脉冲宽度为100～480μs；主振荡器泵浦源（1）由半导体制冷片制冷；

功率放大器泵浦源（17）提供峰值功率≤2000W的泵浦光，泵浦光脉冲宽度为100～480μs。

进一步，主振荡器能量光纤（2）的纤芯直径为600～1000μm；功率放大器能量光纤（16）的纤芯直径为800～1000μm。