[发明专利]全固态激光器及其调试方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种全固态激光器及其调试方法。

背景技术

无水冷高峰值功率的DPL(DiodePumpedsolidstateLaser，全固态激光器) 以其体积小、重量轻、效率高等特点，在医疗卫生、空间雷达，乃至军事等领 域迅速发展，其研究受到极大关注，随着应用的平台越来越广泛，对激光器光 束质量、脉冲宽度的要求也越来越严格。

按泵浦方式来分类，无水冷全固态激光器可分为侧面泵浦、端面泵浦等类 型。侧面泵浦具有结构简单，泵浦功率大的特点，可以输出大能量激光。但是， 单棒输出光的圆度不够高，于是出现双棒串接的泵浦模式，有效的补偿了激光 的均匀性；但功耗和体积也会增大。于是，端面泵浦无水冷激光器应运而生， 采用导光锥将泵浦光耦合进激光晶体的形式，可以得到大的能量输出。但导光 锥的出光面必须靠近激光晶体端面，晶体端面镀全反膜。没有全反镜，不利于 压缩发散角。也有采用垂直腔面发射激光器(VCSEL，VerticalCavitySurface EmittingLaser)作为端面泵浦源，由于其发射光斑呈圆性，易集成为大面积阵 列，可以直接聚焦到晶体表面，可以增加后反镜，其输出光束质量较好，但也 不是单横模，不利于激光成像的应用，脉冲宽度也不窄，峰值功率小于10MW。

但是，如何在无水冷全固态、高峰值功率输出的情况下，实现发散角小、 光束质量好以及脉冲宽度窄，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一种全固态激光器及其调试方法，用以解决现 有技术中存在的上述问题之一。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种全固态激光器，包括：

半导体泵浦源，用于输出泵浦光；

耦合系统，用于传输和匀化泵浦光，并将泵浦光耦合进激光晶体；

激光晶体，用于提供增益；

双色平凸柱面全反镜，设置在耦合系统和激光晶体之间，用于透射泵浦光， 反射激光；

偏振片，用于起偏激光；

四分之一波片，用于使通过的激光偏振方向旋转45°；

普克尔盒，未施加电压时相当于平片，当对该普克尔盒施加四分之一电压 时相当于四分之一波片；

平凹柱面输出镜，输出激光。

进一步，半导体泵浦源每个Bar条都错位放置；泵浦光的峰值功率为≤ 2400W，脉冲宽度为100～480μs。

进一步，半导体泵浦源由半导体制冷片制冷，温度控制在0.2℃内。

进一步，耦合系统包括：平凸柱面聚焦镜、波导、平凸柱面准直镜和球面 透镜；其中，两片平凸柱面聚焦镜将泵浦光聚焦进波导，泵浦光在波导传输过 程中进行匀化，均匀的泵浦光经两片平凸柱面准直镜、一片球面透镜耦合进激 光晶体。

进一步，耦合系统材料为石英或K9玻璃。

进一步，激光晶体为Nd:YAG或Nd:YLF晶体，掺杂原子分数为0.8％；散 热面由半导体制冷片制冷，温度控制在23℃。

进一步，平凸柱面全反镜和平凹柱面输出镜组成谐振腔，总长10cm；平 凸柱面全反镜3凸面镀激光全反膜；平凹柱面输出镜对激光部分透过。

进一步，普克尔盒中调Q晶体为KD*P晶体或者Cr4+:YAG晶体。

另一方面，本发明还提供一种全固态激光器，包括：

半导体泵浦源，用于输出泵浦光；

耦合系统，用于传输和匀化泵浦光，并将泵浦光耦合进激光晶体；

激光晶体，用于提供增益；

Cr4+:YAG被动调Q晶体和平凹柱面输出镜构成的谐振腔。

再一方面，本发明还提供一种全固态激光器的调试方法，包括：

步骤S101，半导体泵浦源发出的泵浦光泵浦激光晶体，使其粒子数反转， 发射激光；

步骤S102，调节平凹柱面输出镜和平凸柱面全反镜，使平凹柱面输出镜输 出能量最大；

步骤S103，当激光晶体上能级粒子数达到最大时，对普克尔盒施加电压， 激光通过平凹柱面输出镜8输出激光。

本发明有益效果如下：

本发明全固态激光器提高了泵浦光重复频率，缩小了泵浦光间隔，提高了 泵浦光功率密度，发散角小，提高了测距或成像距离，扩大了应用范围。

附图说明