CN104201551A - 激光器及其偏振补偿端面直接泵浦装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光器领域，提供一种激光器及其偏振补偿端面直接泵浦装置。所述装置用于泵浦光和种子光转换，其包括位于同一光轴上依次分布的泵浦源、第一短波通镜片、晶体、第二短波通镜片、用于泵浦光偏振旋转的四分之一波片以及热焦距补偿反射镜。所述泵浦光由泵浦源输出，并在所述光轴上实现二次偏振补偿泵浦吸收；所述种子光对应所述光轴中第一短波通镜片入射，并反射透过晶体至第二短波通镜片，由第二短波通镜片反射种子光。本发明采用了这种偏振补偿端面直接泵浦装置，可以大大提高激光器***的光光转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种激光器及其偏振补偿端面直接泵浦装置。
背景技术
对于泵浦光偏振态的控制效果将会直接导致激光晶体对泵浦光的吸收情况，从而影响激光器的稳定输出。当采用808nm、880nm、888nm等泵浦光泵浦Nd：YVO4晶体时，晶体对偏振方向平行于c轴方向的泵浦光的吸收远大于平行于a轴方向的泵浦光，如此大的吸收系数将会导致平行于c轴方向的泵浦光在很短的几毫米内就被晶体强烈的吸收，但是沿a轴方向偏振光则需要经过很长的传输才能被吸收；此外，由于泵浦光在很短距离内被晶体吸收，会导致晶体端面的温度急剧升高，造成晶体热效应严重，直接影响到晶体是否被损坏，而且光光转换效率也较低。例如，如图1掺杂浓度为1at.％的Nd：YVO4晶体(a切割)的吸收谱，从图中可以看出，在880nm波长附近，Nd：YVO4晶体在两个轴向方向上对泵浦光的吸收系数不同，αc＝16cm-1，αa＝5cm-1；在808nm波长附近，Nd：YVO4晶体在两个轴向方向上对泵浦光的吸收系数不同，αc＝35cm-1，αa＝18cm-1。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种激光器及其偏振补偿端面直接泵浦装置，用于提高激光器***的光光转换效率。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种偏振补偿端面直接泵浦装置，用于泵浦光和种子光转换，其包括位于同一光轴上依次分布的泵浦源、第一短波通镜片、晶体、第二短波通镜片、用于泵浦光偏振旋转的四分之一波片以及热焦距补偿反射镜；所述泵浦光由泵浦源输出，并在所述光轴上实现二次偏振补偿泵浦吸收；所述种子光对应所述光轴中第一短波通镜片入射，并反射透过晶体至第二短波通镜片，由第二短波通镜片反射种子光。
优选的，所述第一、第二短波通镜片的双面镀有泵浦光透射膜，以及单面镀有种子光反射膜，其用于透射泵浦光和反射种子光。
优选的，所述种子光入射处的第一短波通镜片的双面镀有泵浦光透射膜，而单面镀有种子光45°反射膜；所述种子光出射处的第二短波通镜片的双面镀有泵浦光透射膜，其单面镀有种子光反射膜，所述种子光反射镀膜为45°或者0°，所述镀膜为45°膜时，种子光单次增益放大，所述镀膜为0°膜时，种子光双次增益放大。
优选的，所述泵浦源为光纤耦合模块、LD叠阵、BAR条中之一，其泵浦源波长为808nm、888nm、880nm。
优选的，所述晶体的双面镀有泵浦光和种子光的透射膜，所述晶体为在两个晶轴方向上对泵浦光的吸收系数不同的晶体。
优选的，所述四分之一波片的双面镀有泵浦光增透膜，用于实现泵浦光的偏振旋转，所述泵浦光两次经过四分之一波片，以实现泵浦光π偏振和σ偏振之间的相位角旋转90°。
优选的，所述热焦距补偿反射镜是凸面镀有泵浦光0°反射膜的反射镜。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种激光器，其具有一种偏振补偿端面直接泵浦装置。
本发明提供了一种激光器及其偏振补偿端面直接泵浦装置，通过采用偏振补偿端面直接泵浦技术，可以大大提高激光器***的光光转换效率。
附图说明
图1为现有技术中掺杂浓度为1at.％的Nd：YVO4晶体中a切割的吸收谱；
图2为本发明偏振补偿端面直接泵浦装置的单程放大示意图；
图3为本发明偏振补偿端面直接泵浦装置的双程放大示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来对本发明作进一步详细说明。
请参考图2及图3，本发明提供了一种偏振补偿端面直接泵浦装置，用于泵浦光和种子光转换，其包括位于同一光轴上依次分布的泵浦源10、第一短波通镜片20、晶体30、第二短波通镜片40、用于泵浦光偏振旋转的四分之一波片50以及热焦距补偿反射镜60。所述泵浦光由泵浦源10输出，并在所述光轴上实现二次偏振补偿泵浦吸收；所述种子光对应所述光轴中第一短波通镜片20入射，并反射透过晶体30至第二短波通镜片40，由第二短波通镜片40反射种子光。
在以上装置中，可以实现泵浦光光学路径和种子光光学路径。
其中，所述泵浦光光学路径中，泵浦光经过第一短波通镜片20、晶体30、第二短波通镜片40、四分之一波片50、经热焦距补偿反射镜60反射，再次经过四分之一波片50、第二短波通镜片40、晶体30、第一短波通镜片20，以实现泵浦光的二次偏振补偿泵浦吸收。
其中，所述种子光光学路径是种子光经过第一短波通镜片20反射、经晶体30透射、经第二短波通镜片40反射输出。
在本发明中，以a-cut Nd：YVO4晶体为例进行说明，采用LD光纤耦合模块泵浦晶体30，泵浦光为圆偏振光，由π偏振和σ偏振组成。当泵浦光从左至右第一次入射晶体30，由于晶体吸收π偏振光远大于σ偏振，导致π偏振光被大量吸收，剩余泵浦光中π偏振远小于σ偏振；剩余泵浦光经热焦距补偿反射镜60，两次经过四分之一波片50，σ偏振被旋转为π偏振再次经过晶体30，实现二次偏振补偿泵浦光吸收，实现偏振补偿泵浦技术是二次泵浦耦合提高效率的技术关键。并且，在本实施例中，所述第一、第二短波通镜片20、40的双面镀有泵浦光透射膜，以及单面镀有种子光反射膜，其用于透射泵浦光和反射种子光。具体来说，所述种子光入射处的第一短波通镜片20的双面镀有泵浦光透射膜，而单面镀有种子光45°反射膜；所述种子光出射处的第二短波通镜片40的双面镀有泵浦光透射膜，其单面镀有种子光反射膜，所述种子光反射镀膜为45°或者0°，所述镀膜为45°膜时，种子光单次增益放大，所述镀膜为0°膜时，种子光双次增益放大。
对于以上装置，一般来说，所述泵浦源10为光纤耦合模块、LD叠阵、BAR条中之一，实现泵浦光输出，用于抽运泵浦晶体30，其波长优选为808nm、888nm、880nm，但不限于此波长；所述晶体30为在两个晶轴方向上对泵浦光的吸收系数不同的晶体30，其双面镀有泵浦光和种子光的透射膜，通过吸收泵浦光的能量，实现种子光的能量放大；所述四分之一波片30的双面镀有泵浦光增透膜，用于实现泵浦光的偏振旋转，泵浦光两次经过四分之一波片50，实现泵浦光π偏振和σ偏振之间的转换，即相位角旋转90°；所述热焦距补偿反射镜60是凸面镀有泵浦光0°反射膜的反射镜，实现用于晶体30吸收泵浦光，导致热效应产生的热焦距。
本发明提供了一种偏振补偿端面直接泵浦装置，通过采用偏振补偿端面直接泵浦技术，可以大大提高***的光光转换效率。此外，本发明所采用的偏振补偿端面直接泵浦装置可以用于任何激光器中，如激光振荡器、功率放大器等。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种偏振补偿端面直接泵浦装置，用于泵浦光和种子光转换，其特征在于，包括位于同一光轴上依次分布的泵浦源、第一短波通镜片、晶体、第二短波通镜片、用于泵浦光偏振旋转的四分之一波片以及热焦距补偿反射镜；所述泵浦光由泵浦源输出，并在所述光轴上实现二次偏振补偿泵浦吸收；所述种子光对应所述光轴中第一短波通镜片入射，并反射透过晶体至第二短波通镜片，由第二短波通镜片反射种子光。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一、第二短波通镜片的双面镀有泵浦光透射膜，以及单面镀有种子光反射膜，其用于透射泵浦光和反射种子光。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述种子光入射处的第一短波通镜片的双面镀有泵浦光透射膜，而单面镀有种子光45°反射膜；所述种子光出射处的第二短波通镜片的双面镀有泵浦光透射膜，其单面镀有种子光反射膜，所述种子光反射镀膜为45°或者0°，所述镀膜为45°膜时，种子光单次增益放大，所述镀膜为0°膜时，种子光双次增益放大。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵浦源为光纤耦合模块、LD叠阵、BAR条中之一。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述晶体的双面镀有泵浦光和种子光的透射膜，所述晶体为在两个晶轴方向上对泵浦光的吸收系数不同的晶体。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述四分之一波片的双面镀有泵浦光增透膜，用于实现泵浦光的偏振旋转，所述泵浦光两次经过四分之一波片，以实现泵浦光π偏振和σ偏振之间的相位角旋转90°。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热焦距补偿反射镜是凸面镀有泵浦光0°反射膜的反射镜。
8.一种激光器，其特征在于，具有如权利要求1至7所述的偏振补偿端面直接泵浦装置。
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