[发明专利]一种大能量高效率全固态绿光激光器

说明书

本发明公开了一种大能量高效率全固态绿光激光器，包括：振荡级、一级放大、二级放大和腔外倍频；振荡级输出光束经过一级放大和二级放大，再通过腔外倍频，进行高光束质量绿光输出。本发明具有高可靠性、高效率的特点，绿光输出能量可达30MJ以上，倍频效率可达50％以上，且能实现大能量高光束质量绿光输出。

技术领域

本发明涉及全固态激光技术领域，尤其是一种大能量高效率全固态绿光激光器。

背景技术

由于LD泵浦的脉冲绿光激光器具有效率高、功率大、激光输出光束质量好、运转可靠、寿命长、峰值功率高、谱线宽度等特点，因而全固态绿光激光器不仅在激光加工、激光彩色显示、数据存储、环境监测、医疗卫生、科研、等技术领域有着广泛的应用，而且为激光雷达、激光制导、瑞利信标等军事应用提供了可靠的光源。同时，在一些特殊领域如激光雷达应用中，需要大能量的激光器来提升其探测距离。因此，全固态绿激光器具有重要的科学研究价值和广阔的应用前景。基于此，国内外众多企业及科研机构积极从事全固态绿激光器方面的研究工作。

现有的MOPA结构为了获得大能量，激光器结构体积较大，且其腔内热效应比较严重，热致折射率变化和热应力形变会导致放大后的光束质量大大退化。同时由于激光晶体自身的限制，能量过大会使晶体热效应过高而导致光束质量和转化效率也会下降。

另外，为了获得可见光通常采用倍频晶体将红外光转换为可见光，进入20世纪90年代以后人们尝试了各种手段努力获得高倍频效率、高光束质量和高平均功率的绿光输出。获得高倍频效率绿光的途径通常有两种：一种是采用腔内倍频技术，即把倍频晶体放于谐振腔内，利用激光谐振腔中高的腔内功率密度，获得高效倍频效率，但是它稳定性较差，功率提升受振荡器限制，难以获得高功率大能量激光输出；另外一种方法是腔外倍频技术，这种方法是把非线性晶体置于谐振腔外，这样可以有效地避免腔内倍频的功率波动问题，而且这种倍频方法可以对激光腔和倍频腔分别进行优化。此外，腔外倍频还具有结构灵活，易于拆装等优点，因而腔外倍频备受人们的关注，成为研究的热点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种大能量高效率全固态绿光激光器，具有高可靠性、高效率的特点，绿光输出能量可达30MJ以上，倍频效率可达50％以上，且能实现大能量高光束质量绿光输出。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大能量高效率全固态绿光激光器，包括：振荡级、一级放大、二级放大和腔外倍频；振荡级输出光束经过一级放大和二级放大，再通过腔外倍频，进行高光束质量绿光输出。

优选的，振荡级包括振荡级泵浦模块、道威棱镜、准直聚焦镜、振荡级后腔镜、振荡级激光晶体、振荡级偏振片、振荡级1/4波片、电光开关、振荡级光楔对和输出镜；振荡级泵浦模块中泵浦光经准直镜，而后经过道威棱镜方向被折转180°，进入准直聚焦后，透过振荡级后腔镜入射到振荡级激光晶体中，依次经过振荡级偏振片、振荡级1/4波片、电光开关、振荡级光楔对和输出镜，最后形成激光输出。

优选的，一级放大级包括一级放大级扩束系统、一级放大级45°反射镜、一级放大级隔离器、1064半波片、一级放大级偏振分光棱镜PBS、一级放大级激光晶体、一级放大级模式匹配透镜、一级放大级1/4波片、一级放大级光楔对和一级放大级0°反射镜；振荡级形成的激光输出光束入射到一级放大级扩束系统上，光束被整形后，入射至一级放大级45°反射镜，光路被折转90°，入射到一级放大级隔离器中，而后光路入射1064半波片，经过一级放大级偏振分光棱镜PBS，光路再次被折转90°后入射到一级放大级激光晶体中，接着依次传输到一级放大级模式匹配透镜、一级放大级1/4波片、一级放大级光楔对和一级放大级0°反射镜，光束被一级放大级0°反射镜反射后再次依次入射到一级放大级光楔对、一级放大级1/4波片、一级放大级模式匹配透镜、一级放大级激光晶体中；将两次经过一级放大级激光晶体的振荡级输出光束放大，最后再透过一级放大级偏振分光棱镜PBS，输出至二级放大级。