CN113644536B - 一种高抗振千赫兹小型化激光器 - Google Patents

一种高抗振千赫兹小型化激光器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高抗振千赫兹小型化激光器，包括泵浦耦合模块和设置在泵浦耦合模块上层的激光振荡模块，泵浦耦合模块包括激光二级管巴堆、波导整形器件、柱面镜、第二四分之一波片、凸透镜、道威棱镜和第二45°二相色镜，激光振荡模块包括保罗棱镜、补偿波片、激光晶体、第一45°二相色镜、45°偏振平板分束镜、第一四分之一波片、电光晶体和输出镜。本发明通过将激光振荡模块设置在泵浦耦合模块上层，减小激光器体积；将压缩后的泵浦光变为椭圆偏振光以抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应；激光振荡模块为自洽激光震荡腔，x，y方向同时具有自恰的能力，具有较大的抗振容限，并同时具有较大角度的补偿范围；设置热控模块进行热传导控温。

Description

一种高抗振千赫兹小型化激光器
技术领域
本发明涉及基本电气元件技术领域，具体涉及一种高抗振千赫兹小型化激光器。
背景技术
激光二极管(LD)端面抽运的激光器由于具有高光束质量、高重频、高峰值功率、窄脉宽、长寿命的特点，一直是固体激光领域的研究重点和热点，广泛应用于大气激光雷达、海洋探测激光雷达、激光制导等领域。随着应用需要的发展，具有高光束质量(近衍射极限)、能够输出高重频激光的激光器正在逐渐替代传统低重频、大能量的激光器，而实现此类指标的激光器主要为端面泵浦，同时对这类激光器提出了小型化、高力学环境适应性的要求。常规的端泵激光器通常采用光学镜片作为谐振腔镜，结合LD光纤耦合泵浦与调Q技术(脉冲调制)。
端泵激光器指泵浦激光通过耦合***聚焦到板条晶体表面，振荡光与泵浦光沿同方向传播，通常由泵浦耦合模块、振荡器模块、调Q模块三部分组成，这三者之间共同决定了激光器输出指标以及激光器体积。泵浦模块有光纤耦合和巴堆耦合两种方式，光纤耦合指LD发出泵浦光聚焦到光纤后入射到晶体端面，巴堆耦合指LD阵列通过透镜空间耦合到晶体端面；振荡器模块分为光学腔镜腔和光学棱镜腔两种，光学腔镜指光学镜片作为谐振腔镜构成的激光谐振腔，光学棱镜腔指光学棱镜腔作为谐振腔镜构成的激光谐振腔；调Q模块分为声光调Q模块和电光调Q模块两类，声光调Q模块是指采用声光晶体通过声场衍射实现激光偏转实现调Q，电光调Q模块是指采用电光晶体通过相位调制结合偏振片实现调Q。
现有端泵激光器体积相对较大，相比采用巴堆耦合的采用光纤耦合的激光头体积会更大，尤其输出峰值功率大于1MW激光器尺寸普遍大于300×120×80mm3。且通常采用光学镜片作为谐振端镜，这样的激光器力学环境适应性较差，难以满足高冲击、高振动的使用环境。因此在激光雷达、激光制导环境下常规端泵激光器的使用受到了很大的限制。
发明内容
本发明是为了解决现有激光器力学环境适应性较差，难以满足高冲击、高振动的使用环境的问题，提供一种高抗振千赫兹小型化激光器，通过将激光振荡模块设置在泵浦耦合模块上层，减小激光器体积；将压缩后的泵浦光变为椭圆偏振光以抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应；激光振荡模块为自洽激光震荡腔，x，y方向同时具有自恰的能力，具有较大的抗振容限，并同时具有较大角度的补偿范围(≥5°)；设置热控模块进行热传导控温。本发明具有输出光束质量高、输出峰值功率高、体积小、重频千赫兹、脉宽窄、集成度高、效率高、宽温度范围工作等优点。
本发明提供一种高抗振千赫兹小型化激光器，包括泵浦耦合模块和设置在泵浦耦合模块上层的激光振荡模块；
泵浦耦合模块用于产生泵浦光并进行压缩、改变偏振形态后会聚输出，激光振荡模块用于接收泵浦耦合模块输出的泵浦光并使泵浦光振荡后输出激光光束。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，
激光振荡模块包括依次光连接的保罗棱镜、补偿波片、激光晶体、第一45°二相色镜、45°偏振平板分束镜、第一四分之一波片、电光晶体和输出镜；
第一45°二相色镜设置在泵浦耦合模块的泵浦光输出一侧；
激光振荡模块的腔体为U形腔，第一45°二相色镜与激光晶体的输出光路呈45°夹角，45°偏振平板分束镜与第一45°二相色镜的输出光路呈45°夹角；
保罗棱镜的棱线与激光器的安装面成45°夹角以使激光器在x、y两个方向均可自恰，补偿波片用于补偿保罗棱镜导致的退偏损耗，第一45°二相色镜和45°偏振平板分束镜用于构成U型腔，45°偏振平板分束镜用于调Q，输出镜用于输出激光光束。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，泵浦耦合模块包括依次光连接的激光二级管巴堆、波导整形器件、柱面镜、第二四分之一波片、凸透镜、道威棱镜和第二45°二相色镜，
第二45°二相色镜与道威棱镜的输出光路呈45°夹角，第一45°二相色镜设置在第二45°二相色镜的后端，第一45°二相色镜与第二45°二相色镜平行放置；
激光二级管巴堆用于产生泵浦光，波导整形器件用于对泵浦光进行快轴压缩，柱面镜用于对泵浦光进行慢轴压缩，第二四分之一波片用于将泵浦光变为椭圆偏振光以抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应，凸透镜用于使泵浦光会聚，道威棱镜用于将泵浦光传递并会聚到激光晶体内，第二45°二相色镜用于避免振荡器模块的漏光传播到泵浦耦合模块内造成泵浦耦合模块损伤。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，还包括用于温控的热控模块；
热控模块包括设置在激光二级管巴堆一侧的第一热控模块和设置在激光晶体一侧的第二热控模块。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，热控模块使用半导体温差电制冷器实现热传导温控；
第一热控模块与激光二级管巴堆之间、第二热控模块与激光晶体之间填充铟薄或者涂导热硅胶。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，保罗棱镜、补偿波片、激光晶体、第一45°二相色镜和第二45°二相色镜设置在激光二级管巴堆、波导整形器件、柱面镜、第二四分之一波片、凸透镜的上层。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，激光二级管巴堆使用体布拉格光栅锁波长、泵浦方式为脉冲泵浦方式或者连续泵浦方式，脉冲泵浦方式占空比小于20％、重频1～2kHz；
波导整形器件为圆柱形、侧面抛光，波导整形器件用于使泵浦光通过波导整形器件的侧面后对激光二极管快轴方向发散角压缩。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，波导整形器件由直径毫米级的圆玻璃棒或者多模场光纤去掉涂覆层制成。
本发明所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，补偿波片为0.93波片或者0.47波片；
激光晶体为棒状或者长方体形板条晶体、侧面做打毛处理、端面抛光镀振荡光、泵浦光0°高增透，激光晶体的其中一个端面切小角度，激光晶体为以下任意一种各向同性晶体：Tm:YAG晶体、Nd:YAG晶体、Er:YAG晶体；
电光晶体为横向运用晶体、端面镀有0°振荡光高透介质膜，电光晶体下列电光晶体的任意一种：KTP晶体、RTP晶体、BBO晶体；
KTP为KTiOPO4晶体，RTP晶体为RTiOPO4晶体、BBO晶体为BaB2O4晶体；
输出镜一侧镀有振荡光0°部分透过率介质膜、另一侧镀有振荡光0±10°高透膜。
本发明的一种高抗振千赫兹小型化激光器，作为优选方式，波导整形器件、柱面镜、凸透镜、道威棱镜、第二45°二相色镜、保罗棱镜和输出镜为以下玻璃的任意一种：BK7玻璃、JGS1玻璃、JGS3玻璃等；
柱面镜和凸透镜两侧镀有0°泵浦光高透介质膜；
道威棱镜直角面抛光、泵浦光入射面镀0°泵浦光高透介质膜；
第二四分之一波片和第一四分之一波片的材质为镀有0°泵浦光高透介质膜的紫外熔融石英，第二四分之一波片和第一四分之一波片为零级波片、真零级波片和多级波片中的任意一种；
保罗棱镜直角面抛光、振荡光入射面镀0°振荡光高透介质膜；
补偿波片为紫外熔融石英多级波片、镀有0°振荡光高透介质膜；
45°偏振平板分束镜两面镀有45°泵浦光高透介质膜、振荡光偏振介质膜，45°偏振平板分束镜(25)的材质为紫外熔融石英、N-SF1玻璃和H-LaK67玻璃中的任意一种。
本发明提供了一种的高抗振千赫兹小型化激光器，应用于激光雷达、激光制导***中，激光器分为上下两层，装置包括：泵浦耦合模块、激光振荡模块和温控模块；
泵浦耦合模块由激光二级管巴堆、波导整形器件、柱面镜、四分之一波片、凸透镜、道威棱镜、45°二相色镜组成，泵浦耦合模块发射具有特定偏振态、特定发散角的椭圆形光斑；
可选的，激光二级管巴堆采用体布拉格光栅(VBG)锁波长，泵浦方式为脉冲泵浦方式或者连续泵浦方式，脉冲泵浦方式占空比小于20％，重频1～2kHz；
波导整形器件侧面抛光；
柱面镜、凸透镜两侧镀有0°泵浦光高透介质膜；
道威棱镜直角面抛光，泵浦光入射面镀0°泵浦光高透介质膜；
45°二相色镜，两面镀有45°泵浦光高透介质膜，振荡光高反膜；
可选的，波导整形器件、柱面镜、凸透镜、道威棱镜、45°二相色镜，材料选自下列玻璃之一：BK7玻璃、JGS1玻璃、JGS3玻璃等；
可选的，四分之一波片材质为紫外熔融石英，镀有0°泵浦光高透介质膜，可以是零级波片、真零级波片和多级波片中的一种；
激光振荡模块由保罗棱镜、补偿波片、激光晶体、45°二相色镜、45°偏振平板分束镜、四分之一波片、电光晶体、输出镜组成，构成U型激光振荡腔；
保罗棱镜棱线与激光器安装面成45°夹角，直角面抛光，振荡光入射面镀0°振荡光高透介质膜；
补偿波片采用0.93波片特殊设计，材质为紫外熔融石英，镀有0°振荡光高透介质膜，可以是零级波片、真零级波片和多级波片中的一种；
激光晶体为棒状或者长方体形板条晶体，侧面做打毛处理(表面粗糙化)，端面抛光镀振荡光、泵浦光0°高增透，其中一个端面切小角度，激光晶体选自下列各项同性晶体之一：Tm:YAG晶体、Nd:YAG晶体、Er:YAG晶体等；
45°二相色镜两面镀有45°泵浦光高透、振荡光高反介质膜；
45°偏振平板分束镜镀有振荡光偏振介质膜，材质为紫外熔融石英、N-SF1玻璃和H-LaK67玻璃中的一种；
四分之一波片材质为紫外熔融石英，镀有0°泵浦光高透介质膜，可以是零级波片、真零级波片和多级波片中的一种；
电光晶体为横向运用晶体，端面镀有0°振荡光高透介质膜，选自下列电光晶体之一：KTP(KTiOPO4)晶体、RTP(RTiOPO4)晶体、BBO(BaB2O4)晶体等；
输出镜一侧镀有振荡光0°部分透过率介质膜，另一侧镀有振荡光0±10°高透膜；
可选的，保罗棱镜、45°二相色镜、输出镜，材料选自下列玻璃之一：BK7玻璃、JGS1玻璃、JGS3玻璃等；
热控模块采用半导体温差电制冷器(TEC)实现热传导温控，TEC与被冷却目标之间填充铟薄或者涂导热硅胶。
波导整形器件指采用圆柱形波导器件对激光二极管发散角整形，例如直径毫米级的圆玻璃棒或者将一截多模场光纤去掉涂覆层后侧面放置，入射激光通过光纤侧面后实现对激光二极管快轴方向发散角压缩，采用此类器件可以实现短距离下激光二极管快轴方向发散角整形压缩。
激光在x、y方向均能保证高力学环境适应性，x、y方向的容限高达5mrad(功率下降80％)，而采用常规光学镜片设计容限只有200μrad以内。因此本激光器可以实现搞力学环境适应性，远超空间激光器、弹载激光器力学环境要求。只有成45°角才能同时保证x,y两个方向具有自恰的能力，具有较大的抗振容限，而45°角时，保罗棱镜会造成激光退偏，就需要特殊的波片补偿退偏，如果安装面是xz面，垂直于安装面的是y轴。
保罗棱镜的反射面是由两个垂直面组成的，只要入射光束在保罗棱镜内满足全反射条件，反射光束就可以沿平行入射光方向返回。保罗棱镜棱线水平旋转45°，能同时保证x，y两个方向的光原路返回，即x，y方向同时具有自恰的能力，具有较大的抗振容限，容限大于5度。
本发明具有以下优点：
(1)通过将激光振荡模块设置在泵浦耦合模块上层，减小激光器体积，体积可缩效到100×60×60mm3以下；
(2)将压缩后的泵浦光变为椭圆偏振光以抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应，激光振荡模块为自洽激光震荡腔，x，y方向同时具有自恰的能力，具有较大的抗振容限，并同时具有较大角度的补偿范围(≥5°)，实现输出光束质量高(M2≤1.2)、输出峰值功率高(≥1MW)、重频千赫兹、脉宽窄(≤5ns)、集成度高、效率高(≥40％)；
(3)设置热控模块进行热传导控温，实现在-30℃～60℃的宽温度范围工作。
附图说明
图1为一种高抗振千赫兹小型化激光器结构示意图；
图2为一种高抗振千赫兹小型化激光器保罗棱镜背视图。
附图标记：
1、泵浦耦合模块；11、激光二级管巴堆；12、波导整形器件；13、柱面镜；14、第二四分之一波片；15、凸透镜；16、道威棱镜；17、第二45°二相色镜；2、激光振荡模块；21、保罗棱镜；22、补偿波片；23、激光晶体；24、第一45°二相色镜；25、45°偏振平板分束镜；26、第一四分之一波片；27、电光晶体；28、输出镜；3、热控模块；31、第一热控模块；32、第二热控模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种高抗振千赫兹小型化激光器，包括泵浦耦合模块1和设置在泵浦耦合模块1上层的激光振荡模块2；
泵浦耦合模块1用于产生泵浦光并进行压缩、改变偏振形态后会聚输出，激光振荡模块2用于接收泵浦耦合模块1输出的泵浦光并使泵浦光振荡后输出激光光束。
实施例2
如图1-2所示，一种高抗振千赫兹小型化激光器，包括泵浦耦合模块1、设置在泵浦耦合模块1上层的激光振荡模块2和用于温控的热控模块3；
泵浦耦合模块1用于产生泵浦光并进行压缩、改变偏振形态后会聚输出，激光振荡模块2用于接收泵浦耦合模块1输出的泵浦光并使泵浦光振荡后输出激光光束；
泵浦耦合模块1包括依次光连接的激光二级管巴堆11、波导整形器件12、柱面镜13、第二四分之一波片14、凸透镜15、道威棱镜16和第二45°二相色镜17，
第二45°二相色镜17与道威棱镜16的输出光路呈45°夹角，第一45°二相色镜24设置在第二45°二相色镜17的后端，第一45°二相色镜24与第二45°二相色镜17平行放置；
激光二级管巴堆11用于产生泵浦光，波导整形器件12用于对泵浦光进行快轴压缩，柱面镜13用于对泵浦光进行慢轴压缩，第二四分之一波片14用于将泵浦光变为椭圆偏振光以抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应，凸透镜15用于使泵浦光会聚，道威棱镜16用于将泵浦光传递并会聚到激光晶体23内，第二45°二相色镜17用于避免振荡器模块2的漏光传播到泵浦耦合模块1内造成泵浦耦合模块1损伤；
激光二级管巴堆11使用体布拉格光栅锁波长、泵浦方式为脉冲泵浦方式或者连续泵浦方式，脉冲泵浦方式占空比小于20％、重频1～2kHz；
波导整形器件12为圆柱形、侧面抛光，波导整形器件12用于使泵浦光通过波导整形器件12的侧面后对激光二极管快轴方向发散角压缩；
波导整形器件12由直径毫米级的圆玻璃棒或者多模场光纤去掉涂覆层制成；
激光振荡模块2包括依次光连接的保罗棱镜21、补偿波片22、激光晶体23、第一45°二相色镜24、45°偏振平板分束镜25、第一四分之一波片26、电光晶体27和输出镜28；
第一45°二相色镜24设置在泵浦耦合模块1的泵浦光输出一侧；
激光振荡模块2的腔体为U形腔，第一45°二相色镜24与激光晶体23的输出光路呈45°夹角，45°偏振平板分束镜25与第一45°二相色镜24的输出光路呈45°夹角；
保罗棱镜21的棱线与激光器的安装面成45°夹角以使激光器在x、y两个方向均可自恰，补偿波片22用于补偿保罗棱镜21导致的退偏损耗，第一45°二相色镜24和45°偏振平板分束镜25用于构成U型腔，45°偏振平板分束镜25用于调Q，输出镜28用于输出激光光束；
保罗棱镜21、补偿波片22、激光晶体23、第一45°二相色镜24和第二45°二相色镜17设置在激光二级管巴堆11、波导整形器件12、柱面镜13、第二四分之一波片14、凸透镜15的上层；
热控模块3包括设置在激光二级管巴堆11一侧的第一热控模块31和设置在激光晶体23一侧的第二热控模块32；
补偿波片22为0.93波片；
激光晶体23为棒状或者长方体形板条晶体、侧面做打毛处理、端面抛光镀振荡光、泵浦光0°高增透，激光晶体23的其中一个端面切小角度，激光晶体23为以下任意一种各向同性晶体：Tm:YAG晶体、Nd:YAG晶体、Er:YAG晶体；
电光晶体27为横向运用晶体、端面镀有0°振荡光高透介质膜，电光晶体27下列电光晶体的任意一种：KTP晶体、RTP晶体、BBO晶体；
KTP为KTiOPO4晶体，RTP晶体为RTiOPO4晶体、BBO晶体为BaB2O4晶体；
输出镜28一侧镀有振荡光0°部分透过率介质膜、另一侧镀有振荡光0±10°高透膜；
波导整形器件12、柱面镜13、凸透镜15、道威棱镜16、第二45°二相色镜17、保罗棱镜21和输出镜28为以下玻璃的任意一种：BK7玻璃、JGS1玻璃、JGS3玻璃等；
柱面镜13和凸透镜15两侧镀有0°泵浦光高透介质膜；
道威棱镜16直角面抛光、泵浦光入射面镀0°泵浦光高透介质膜；
第二四分之一波片14和第一四分之一波片26的材质为镀有0°泵浦光高透介质膜的紫外熔融石英，第二四分之一波片14和第一四分之一波片26为零级波片、真零级波片和多级波片中的任意一种；
保罗棱镜21直角面抛光、振荡光入射面镀0°振荡光高透介质膜；
补偿波片22为紫外熔融石英多级波片、镀有0±10°振荡光高透介质膜；
45°偏振平板分束镜25两面镀有45°泵浦光高透介质膜、振荡光偏振介质膜，45°偏振平板分束镜(25)的材质为紫外熔融石英、N-SF1玻璃和H-LaK67玻璃中的任意一种；
热控模块3使用半导体温差电制冷器实现热传导温控；
第一热控模块31与激光二级管巴堆11之间、第二热控模块32与激光晶体23之间填充铟薄或者涂导热硅胶。
实施例3
如图1-2所示，一种高抗振千赫兹小型化激光器，应用于激光雷达、激光制导***中，激光器分为上下两层，如图1和图2所示，装置具体包括以下组成部分：泵浦耦合模块1(包括11、12、13、14、15、16、17)、激光振荡模块2(包括21、22、23、24、25、26、27、28)以及温控模块3(包括31和32)；
泵浦耦合模块1由激光二级管巴堆11、波导整形器件12、柱面镜13、第二四分之一波片14、凸透镜15、道威棱镜16与第二45°二相色镜17组成；
激光二级管巴堆11发射泵浦光经过波导整形器件12快轴压缩，再经过柱面镜13慢轴压缩，压缩后的泵浦光通过第二四分之一波片14变为椭圆偏振光，椭圆偏振光能够抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应，提高激光器转换效率5％～10％，泵浦光再经过凸透镜15会聚，泵浦光通过道威棱镜16传递到激光器上层会聚到激光晶体23内，第二45°二相色镜17是为了避免振荡器模块2的漏光传播到泵浦耦合模块1内，造成泵浦耦合模块1损伤；
激光二级管巴堆11采用VBG锁波长，发射近线偏振的885nm脉冲泵浦光，重频1kHz，占空比20％，这样可以提高激光器集成度，保证激光器在-30℃～60℃范围内工作，提高环境适应性；
波导整形器件12侧面抛光，柱面镜13、凸透镜15两侧镀有0±10°泵浦光高透介质膜，道威棱镜16直角面抛光，泵浦光入射面镀0±10°泵浦光高透介质膜，第二45°二相色镜17两面镀有45±5°泵浦光高透介质膜，振荡光高反膜；
波导整形器件12、柱面镜13、凸透镜15、道威棱镜16、第二45°二相色镜17，材料均采用JGS1玻璃；
第二四分之一波片14为紫外熔融石英多级波片，镀有0±10°泵浦光高透介质膜。
激光振荡模块2由保罗棱镜21、补偿波片22、激光晶体23、第一45°二相色镜24、45°偏振平板分束镜25、第一四分之一波片26、电光晶体27、输出镜28组成，构成U型激光振荡腔；
振荡光通过棱线角度呈45°放置的保罗棱镜21和输出镜28构成自洽激光振荡腔两端，补偿波片22补偿了保罗棱镜21导致退偏损耗，同时具有较大角度的补偿范围(≥5°)，确保激光器在x、y方向均能保证高力学环境适应性以及低损耗；第一45°二相色镜24和45°偏振平板分束镜25构成激光振荡腔中间镜，将激光腔变为U形腔，同时45°偏振平板分束镜25还作为调Q损耗元件，有效压缩了激光器体积，防止泵浦光入射到电光晶体27上，避免了电光晶体27热致相位漂移的问题；
保罗棱镜21、第一45°二相色镜24、输出镜28材料均采用JGS1玻璃玻璃；
保罗棱镜21直角面抛光，振荡光入射面镀0±10°振荡光高透介质膜，第一45°二相色镜24两面镀有45±5°泵浦光高透、振荡光高反介质膜，输出镜28一侧镀有振荡光0±10°部分透过率介质膜，另一侧镀有振荡光0±10°高透膜；
补偿波片22为紫外熔融石英多级波片，采用0.93波片特殊设计，镀有0±10°振荡光高透介质膜；
激光晶体23为Nd:YAG长方体形板条晶体，侧面做40目打毛处理，端面抛光镀振荡光、泵浦光0±10°高增透，其中一个端面切2°角度；
45°偏振平板分束镜25镀有45±2°振荡光偏振介质膜，材质为紫外熔融石英；
电光晶体27为横向运用BBO(BaB2O4)晶体，端面镀有0±10°振荡光高透介质膜，长宽比1:10。
热控模块3采用半导体温差电制冷器(TEC)实现热传导温控，热控模块31和热控模块32与被冷却目标之间填充厚度0.2mm的铟薄。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：包括泵浦耦合模块(1)和设置在所述泵浦耦合模块(1)上层的激光振荡模块(2)；
所述泵浦耦合模块(1)用于产生泵浦光并进行压缩、改变偏振形态后会聚输出，所述激光振荡模块(2)用于接收所述泵浦耦合模块(1)输出的所述泵浦光并使所述泵浦光振荡后输出激光光束；
所述激光振荡模块(2)包括依次光连接的保罗棱镜(21)、补偿波片(22)、激光晶体(23)、第一45°二相色镜(24)、45°偏振平板分束镜(25)、第一四分之一波片(26)、电光晶体(27)和输出镜(28)；
所述第一45°二相色镜(24)设置在所述泵浦耦合模块(1)的所述泵浦光输出一侧；
所述激光振荡模块(2)的腔体为U形腔，所述第一45°二相色镜(24)与所述激光晶体(23)的输出光路呈45°夹角，所述45°偏振平板分束镜(25)与所述第一45°二相色镜(24)的输出光路呈45°夹角；
所述保罗棱镜(21)的棱线与激光器的安装面成45°夹角以使所述激光器在x、y两个方向均可自恰，所述补偿波片(22)用于补偿所述保罗棱镜(21)导致的退偏损耗，所述第一45°二相色镜(24)和所述45°偏振平板分束镜(25)用于构成所述U形腔，所述45°偏振平板分束镜(25)用于调Q，所述输出镜(28)用于输出所述激光光束。
2.根据权利要求1所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：所述泵浦耦合模块(1)包括依次光连接的激光二级管巴堆(11)、波导整形器件(12)、柱面镜(13)、第二四分之一波片(14)、凸透镜(15)、道威棱镜(16)和第二45°二相色镜(17)，
所述第二45°二相色镜(17)与所述道威棱镜(16)的输出光路呈45°夹角，所述第一45°二相色镜(24)设置在所述第二45°二相色镜(17)的后端，所述第一45°二相色镜(24)与所述第二45°二相色镜(17)平行放置；
所述激光二级管巴堆(11)用于产生泵浦光，所述波导整形器件(12)用于对所述泵浦光进行快轴压缩，所述柱面镜(13)用于对所述泵浦光进行慢轴压缩，所述第二四分之一波片(14)用于将所述泵浦光变为椭圆偏振光以抑制各项同性晶体的热致双折射退偏效应，所述凸透镜(15)用于使所述泵浦光会聚，所述道威棱镜(16)用于将所述泵浦光传递并会聚到所述激光晶体(23)内，所述第二45°二相色镜(17)用于避免所述激光振荡模块(2)的漏光传播到所述泵浦耦合模块(1)内造成所述泵浦耦合模块(1)损伤。
3.根据权利要求2所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：还包括用于温控的热控模块(3)；
所述热控模块(3)包括设置在所述激光二级管巴堆(11)一侧的第一热控模块(31)和设置在所述激光晶体(23)一侧的第二热控模块(32)。
4.根据权利要求3所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：所述热控模块(3)使用半导体温差电制冷器实现热传导温控；
所述第一热控模块(31)与所述激光二级管巴堆(11)之间、所述第二热控模块(32)与所述激光晶体(23)之间填充铟薄或者涂导热硅胶。
5.根据权利要求2所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：所述保罗棱镜(21)、所述补偿波片(22)、所述激光晶体(23)、所述第一45°二相色镜(24)和所述第二45°二相色镜(17)设置在所述激光二级管巴堆(11)、所述波导整形器件(12)、所述柱面镜(13)、所述第二四分之一波片(14)、所述凸透镜(15)的上层。
6.根据权利要求2所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：所述激光二级管巴堆(11)使用体布拉格光栅锁波长、泵浦方式为脉冲泵浦方式或者连续泵浦方式，所述脉冲泵浦方式占空比小于20％、重频1～2kHz；
所述波导整形器件(12)为圆柱形、侧面抛光，所述波导整形器件(12)用于使所述泵浦光通过所述波导整形器件(12)的侧面后对激光二极管快轴方向发散角压缩。
7.根据权利要求6所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：所述波导整形器件(12)由直径毫米级的圆玻璃棒或者多模场光纤去掉涂覆层制成。
8.根据权利要求1所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：
所述补偿波片(22)为0.93波片或者0.47波片；
所述激光晶体(23)为棒状或者长方体形板条晶体、侧面做打毛处理、端面抛光镀振荡光、泵浦光0°高增透，所述激光晶体(23)的其中一个端面切2°角，所述激光晶体(23)为以下任意一种各向同性晶体：Tm:YAG晶体、Nd:YAG晶体、Er:YAG晶体；
所述电光晶体(27)为横向运用晶体、端面镀有0°振荡光高透介质膜，所述电光晶体(27)下列电光晶体的任意一种：KTP晶体、RTP晶体、BBO晶体；
所述KTP为KTiOPO4晶体，所述RTP晶体为RTiOPO4晶体、所述BBO晶体为BaB2O4晶体；
所述输出镜(28)一侧镀有振荡光0°部分透过率介质膜、另一侧镀有振荡光0°高透膜。
9.根据权利要求2所述的一种高抗振千赫兹小型化激光器，其特征在于：所述波导整形器件(12)、所述柱面镜(13)、所述凸透镜(15)、所述道威棱镜(16)、所述第二45°二相色镜(17)、所述保罗棱镜(21)和所述输出镜(28)为以下玻璃的任意一种：BK7玻璃、JGS1玻璃、JGS3玻璃；
所述柱面镜(13)和所述凸透镜(15)两侧镀有0°泵浦光高透介质膜；
所述道威棱镜(16)直角面抛光、泵浦光入射面镀0°泵浦光高透介质膜；
所述第二四分之一波片(14)和所述第一四分之一波片(26)的材质为镀有0°泵浦光高透介质膜的紫外熔融石英，所述第二四分之一波片(14)和所述第一四分之一波片(26)为零级波片、真零级波片和多级波片中的任意一种；
所述保罗棱镜(21)直角面抛光、振荡光入射面镀0°振荡光高透介质膜；
所述补偿波片(22)为紫外熔融石英多级波片、镀有0°振荡光高透介质膜；
所述45°偏振平板分束镜(25)两面镀有45°泵浦光高透介质膜、振荡光偏振介质膜，所述45°偏振平板分束镜(25)的材质为紫外熔融石英、N-SF1玻璃和H-LaK67玻璃中的任意一种。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003228903A8 (en) * 2002-05-08 2003-11-11 Jmar Research Inc Method and system for providing a pulse laser
CN105390917A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 南京先进激光技术研究院 紧凑稳定的高峰值功率光纤输出激光器
KR101658564B1 (ko) * 2015-08-13 2016-09-21 국방과학연구소 파장선택이 가능한 고차 조화파 발생장치
CN107221832A (zh) * 2017-08-01 2017-09-29 南京先进激光技术研究院 一种可高效调试的u型腔激光器及其调试方法
CN109687266A (zh) * 2018-12-19 2019-04-26 山东大学 一种高峰值功率2.79微米铒激光器
CN112652941A (zh) * 2020-12-23 2021-04-13 北京遥测技术研究所 一种大能量高稳定高可靠板条激光器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003228903A8 (en) * 2002-05-08 2003-11-11 Jmar Research Inc Method and system for providing a pulse laser
KR101658564B1 (ko) * 2015-08-13 2016-09-21 국방과학연구소 파장선택이 가능한 고차 조화파 발생장치
CN105390917A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 南京先进激光技术研究院 紧凑稳定的高峰值功率光纤输出激光器
CN107221832A (zh) * 2017-08-01 2017-09-29 南京先进激光技术研究院 一种可高效调试的u型腔激光器及其调试方法
CN109687266A (zh) * 2018-12-19 2019-04-26 山东大学 一种高峰值功率2.79微米铒激光器
CN112652941A (zh) * 2020-12-23 2021-04-13 北京遥测技术研究所 一种大能量高稳定高可靠板条激光器

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