CN101859978B - 端面泵浦固体激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光器，尤其是一种高稳定的端面泵浦固体激光器。其所述的谐振腔主要由全反镜、平面输出耦合镜及其微调整镜架组成，其特征在于所述微调整镜架包含镜框、镜座和调整螺钉，所述的镜框由法兰和外形为球面的镜片安装座构成，镜座上设有与镜框相配合的镜框安装孔，所述的镜框安装孔包含与法兰相配合的第一安装孔和与镜片安装座相配合的第二安装孔，第一安装孔与法兰间隙配合，第二安装孔为一锥孔，第二安装孔与镜片安装座的外形球面构成线面配合连接，调整螺钉穿过镜座中的通孔与法兰螺纹连接，调整螺钉与镜座中的通孔前端相铰接。其目的是为了设计一种功率稳定性高的端面泵浦固体激光器。与现有技术相比，具有镜片调节角度大、调节方便，镜架散热效果好，功率稳定等优点。

Description

端面泵浦固体激光器

技术领域

本发明涉及一种激光器，尤其是一种高稳定的端面泵浦固体激光器。

背景技术

目前，端面泵浦固体激光器包含泵浦源、谐振腔、增益介质，其中，谐振腔主要由平面全反镜、平面输出耦合镜及其微调整镜架组成，由于端面泵浦固体激光器体积小、结构紧凑，因此大部分端面泵浦固体激光器对激光器中各镜片的调节一般在镜架上采用弹簧加螺杆结构进行微调，该调整镜架包含“L”型微调整架、镜框、左右调整螺钉、俯仰调整螺钉和若干拉紧弹簧，“L”型微调整架的转角处与镜框铰接，左右调整螺钉与“L”型微调整架中的水平调整支架螺纹连接，左右调整螺钉尾端顶在镜框上，俯仰调整螺钉与“L”型微调整架中的竖直调整支架螺纹连接，俯仰调整螺钉尾端也顶在镜框上，拉紧弹簧设在“L”型微调整架与镜框之间，镜片安装在镜框中。这种结构的镜架体积小、调节方便，然而在工业产品中，由于使用环境比较差，温差也比较大，镜架又不能直接固定在光路中，而需要先固定在接板上，然后才能固定在光路基座上，因而受热胀冷缩的影响较明显，从而可改变拉紧弹簧的形变量，使激光谐振腔失调。

在折叠型结构的端面泵浦固体激光器中，其整体结构较为紧凑，但其光学零件较为复杂，失调稳定性较差，在这种谐振腔结构的激光器中使用弹簧加螺杆结构的微调整架时，会使激光器更加不稳定，影响激光输出功率的稳定性，严重时甚至不出光。

普通直线型平平腔结构的端面泵浦固体激光器，结构较为简单实用，光束质量好，但由于泵浦光不能完全被激光工作物质所吸收，因此未被吸收的泵浦光将会射向输出耦合镜，输出耦合镜由于受到未吸收泵浦光的照射而发生热形变，使激光器失调影响激光器的稳定性。同时，输出镜镜架也受热发生形变，使激光谐振腔失调。

发明内容

本发明的目的是设计一种功率稳定性高的端面泵浦固体激光器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术解决方案：一种端面泵浦固体激光器，其包含泵浦源、增益介质和谐振腔，谐振腔主要由全反镜、平面输出耦合镜及其微调整镜架组成，增益介质设在平面输出耦合镜与全反镜之间的光路上，其特征在于所述微调整镜架包含镜框、镜座和调整螺钉，所述的镜框由法兰和外形为球面的镜片安装座构成，镜座上设有与镜框相配合的镜框安装孔，所述的镜框安装孔包含与法兰相配合的第一安装孔和与镜片安装座相配合的第二安装孔，第一安装孔与法兰间隙配合，第二安装孔为一锥孔，第二安装孔与镜片安装座的外形球面构成线面配合连接，调整螺钉穿过镜座中的通孔与法兰螺纹连接，调整螺钉与镜座中的通孔前端相铰接。

所述的调整螺钉与镜座中的通孔前端相铰接由设在通孔前端的锥形沉孔和球形垫构成，调整螺钉通过球形垫和锥形沉孔之间的线面配合连接，使调整螺钉可微调旋转。

所述的调整螺钉设在法兰上、下、左、右四个调整点上。

所述的镜框还包含镜片安装孔、垫环和锁紧环，锁紧环与法兰内腔螺纹连接，镜片安装孔用于安置镜片，镜片一侧紧靠在安装孔的止口上，镜片另一侧由锁紧环通过垫环将镜片压紧固定。

在所述的增益介质与平面输出耦合镜之间的光路上设有光阑。

所述光阑中的通光孔的孔径为1.5mm。

由于微调整镜架在微调的过程中同时也是固定过程，因此它不受热胀冷缩影响，大大提高了镜片安装位置的稳定性，从而能有效的提高激光器的稳定性。同时在谐振腔内增加光阑，它不仅能让振荡光完全通过而且能有效阻挡未吸收的泵浦光射向输出耦合镜，避免了输出耦合镜受到未吸收泵浦光的照射而发生热形变，从而使激光器更加稳定。

附图说明

图1为本实施例端面泵浦固体激光器结构原理示意图。

图2为本实施例中微调整镜架半剖立体结构示意图。

图3为本实施例中镜框部件结构的组合视图。

图4为本实施例中镜座部件结构的组合视图。

图5为本实施例中光阑部件立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例包含泵浦源16、增益介质18、谐振腔和光阑20，所述的谐振腔主要由全反镜17、平面输出耦合镜19及其微调整镜架组成，所述的增益介质18设在平面输出耦合镜19与全反镜17之间的光路上，所述的光阑20设在所述的增益介质18与平面输出耦合镜19之间的光路上，所述光阑20中的通光孔21的孔径为1.5mm(如图5所示)。

端面泵浦激光器中虽然光光转换效率较高，但始终会有部分未被吸收的泵浦光穿过增益介质18，在未加光阑20的激光器中，未被吸收的泵浦光将有部分光射向输出耦合镜19，当泵浦的功率较大且激光器连续工作时间较长时，输出耦合镜19由于吸收了泵浦光而发生热形变，从而改变激光器的输出功率，影响激光器的稳定性；在增益介质18和输出耦合镜19之间的光路上加上合适通光孔径的光阑20，由于振荡的激光光束很小，直径只有1mm左右，而泵浦光从增益介质18出射后，光斑较大发散也严重，为方便调节光阑20而又不影响激光振荡，我们采用1.5mm通光孔径的光阑，这既能有效阻挡未吸收的泵浦光射向输出镜19又不至于影响激光的振荡，从而可达到提高激光器的稳定性。

如图2所示，所述的微调整镜架包含镜框、镜座1和调整螺钉4，如图4所示，所述的镜框由法兰6和外形为球面的镜片安装座3构成，再如图2所示，所述的镜框还包含镜片安装孔14、垫环8和锁紧环7，锁紧环7与法兰6内腔螺纹连接，镜片安装孔14用于安置镜片2，镜片2一侧紧靠在镜片安装孔14的止口上，镜片2另一侧由锁紧环7通过垫环8将镜片2压紧固定。

如图3所示，镜座1上设有与镜框相配合的镜框安装孔，所述的镜框安装孔包含与法兰相配合的第一安装孔9和与镜片安装座3相配合的第二安装孔10，第一安装孔9与法兰6间隙配合，第二安装孔10为一锥孔，第二安装孔10与镜片安装座3的外形球面构成线面配合连接，使耦合镜镜框可微调旋转，调整螺钉4穿过镜座中的通孔11与法兰上的螺纹孔15螺纹连接，调整螺钉4与镜座中的通孔11前端相铰接。

再如图3、图2所示，所述的调整螺钉4与镜座中的通孔11前端相铰接由设在通孔前端的锥形沉孔12和球形垫5构成，如图2所示，调整螺钉4通过球形垫5和锥形沉孔12之间的线面配合连接，使调整螺钉4可微调旋转。

如图4所示，所述的调整螺钉4设在法兰上、下、左、右四个调整点13上。

本实施例调整镜架调节使用时，分为粗调和细调两部分。

粗调是把镜片装入镜框由垫环和锁紧环压紧固定，镜框由上、下、左、右四颗调整螺钉4连接在镜座1上，慢慢旋紧四个调整螺钉的同时，尽量保持镜框平面与镜座前后面相平行，以便在细调过程中减少调节量。粗调调好后，将镜座固定在光路中，镜座固定孔为长椭圆形，可前后进行滑动以便满足前后微调整的需要，镜座固定好后，仔细调节上、下、左、右四颗调整螺钉，可达到调节镜片俯仰及左右摆幅的目的。

当旋紧上调整螺钉时，可增大镜片的俯角；旋紧下调整螺钉时，可增大镜片的仰角；旋紧左调整螺钉时，使镜片往左摆；旋紧右调整螺钉时，使镜片往右摆；通过调节四颗调整螺钉可满足调节的需求，同时在调整螺钉旋紧调节的过程中，镜框也逐步被牢牢固定在镜座上，因此，调节过程的同时也是固定的过程。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、镜片调节角度大。由于镜框和调整螺钉分别与镜座都是线面配合联接，可达到大角度的调节。

2、镜片调节方便。调整螺钉均匀分布于镜框四周，调节其中一个方向的螺钉时对另外一个方向不受影响，调节过程即为固定过程，而以往调整镜架在调好后还需另外调锁紧螺钉，在旋紧锁紧螺钉时很容易破坏原来调好的结构，从而对调整造成不便。

3、镜架散热效果好。由于镜框与镜座线面配合联接，接触面大，提高了散热效果。

4、镜片安装稳定性好。由于采用螺钉调节固定的方式，保障了镜架的稳定。

5、激光器功率稳定性高。由于镜片安装位置稳定，受热胀冷缩而发生形变很小，从而能有效的提高激光器输出功率的稳定性。同时在谐振腔内增加光阑，它不仅能让振荡光完全通过而且能有效阻挡未吸收的泵浦光射向输出耦合镜，避免了输出耦合镜受到未吸收泵浦光的照射而发生热形变，从而使激光器更加稳定。

Claims (2)

1.一种端面泵浦固体激光器，其包含泵浦源(16)、增益介质(18)和谐振腔，谐振腔主要由全反镜(17)、平面输出耦合镜(19)及其微调整镜架组成，增益介质(18)设在平面输出耦合镜(19)与全反镜(17)之间的光路上，其特征在于所述的微调整镜架包含镜框、镜座(1)和调整螺钉(4)，所述的镜框由法兰(6)和外形为球面的镜片安装座(3)构成，镜座(1)上设有与镜框相配合的镜框安装孔，所述的镜框安装孔包含与法兰相配合的第一安装孔(9)和与镜片安装座(3)相配合的第二安装孔(10)，第一安装孔(9)与法兰(6)间隙配合，第二安装孔(10)为一锥孔，第二安装孔(10)与镜片安装座的外形球面构成线面配合连接，调整螺钉(4)穿过镜座中的通孔(11)与法兰螺纹连接，调整螺钉(4)与镜座中的通孔(11)前端相铰接，所述铰接由设在通孔前端的锥形沉孔(12)和球形垫(5)构成，调整螺钉(4)通过球形垫(5)和锥形沉孔(12)之间的线面配合连接，使调整螺钉(4)可微调旋转，在所述的增益介质(18)与平面输出耦合镜(19)之间的光路上设有光阑(20)，所述光阑(20)中的通光孔(21)的孔径为1.5mm。

2.根据权利要求1所述的端面泵浦固体激光器，其特征在于所述的调整螺钉(4)设在法兰上、下、左、右四个调整点(13)上。

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