一种具有波长解耦腔镜结构的环形调Q多波长固体激光器的制作方法

本发明涉及激光器，尤其涉及一种具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器。

背景技术：

1、多波长固体激光器广泛应用于非线性光学、精密加工以及光学检测等领域。现有多波长激光器多采用线性谐振腔或在腔末端设置分色器件实现不同波长输出，在调q及腔内倍频条件下，倍频光易在腔内发生多次反射，从而引起腔内损耗增加和输出不稳定。

2、现有多波长固体激光器在调q与腔内倍频条件下，倍频光易在腔内多次反射，导致损耗增加、输出不稳定；线性腔与传统环形腔均缺乏针对不同波长的反射率与传播路径的结构级解耦设计，使基频与倍频光相互干扰、效率下降，难以实现多波长的稳定、低损耗输出。上述问题亟待解决。

技术实现思路

1、本发明公开了一种具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，旨在解决现有技术中存在的技术问题。

2、本发明采用下述技术方案：

3、本发明提供了一种具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其包括泵浦单元、环形谐振腔、激光晶体、声光调q器和倍频晶体；所述泵浦单元用于向所述激光晶体发射泵浦光，以激发所述激光晶体产生基频光；所述环形谐振腔包括沿光传播方向依次设置的第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜和第四腔镜；所述第一腔镜和所述第二腔镜之间的光路上设置所述激光晶体；所述第三腔镜和所述第四腔镜之间的光路上依次设置所述声光调q器和所述倍频晶体，所述第三腔镜为基频光高反倍频光低反镜；所述第四腔镜为基频光部分反射倍频光高透镜。

4、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，所述第四腔镜的安装角为b，1/2arctan≤b≤其中，2w2ω≤δ≤3w2ω，w2ω为倍频光在所述倍频晶体处的1/e2光斑半径,s4为所述倍频晶体到所述第四腔镜的距离,为所述第四腔镜在工作状态下所允许的最大安装倾角;和/或，所述第三腔镜的安装角为a，1/2arctan-b≤a≤，其中，s3为所述第三腔镜到所述倍频晶体的距离，为所述第三腔镜在工作状态下所允许的最大安装倾角。

5、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，所述第三腔镜的基频光反射率≥99%，倍频光透射率≥95%；和/或，所述第四腔镜的基频光反射率为90%-98%，倍频光透射率为98%-99.9%。

6、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，还包括法拉第旋光器、1/4波片和偏振分束器；所述法拉第旋光器、所述1/4波片和所述偏振分束器依次设置于所述声光调q器和所述倍频晶体之间的光路上；所述法拉第旋光器用于将偏振方向旋转45°；所述偏振分束器的偏振方向与所述基频光相同。

7、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，所述泵浦单元输出的泵浦光经过所述第一腔镜透射进入所述激光晶体。

8、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，所述泵浦单元包括依次设置的泵浦源、光斑整形单元和聚焦耦合单元；所述泵浦源用于产生泵浦光；所述光斑整形单元用于对所述泵浦光进行空间能量分布调制，输出近平顶分布的泵浦光；所述聚焦耦合单元用于对经所述光斑整形单元匀化后的泵浦光进行低像差聚焦，并将其耦合至所述激光晶体的有效泵浦区域内。

9、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，所述光斑整形单元包括沿光传播方向依次设置的准直单元、光斑整形组件和聚焦耦合单元；所述光斑整形组件包括沿光传播方向间隔设置的多个微透镜匀化片，用于将经所述准直单元准直后的入射光束分割为多个子光束，并使多个子光束经所述聚焦耦合单元后形成光强分布均匀的光斑。

10、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，所述聚焦耦合单元为非球面聚焦透镜。

11、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，还包括布儒斯特片；所述布儒斯特片设置于所述倍频晶体和所述第四腔镜之间的光路上。

12、在本发明的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器中，还包括依次设置于所述第四腔镜透射光路上的非偏振分束器、双波长λ/2波片、合频晶体和分色镜；所述非偏振分束器用于将输入光分成至少两路，其中一路经过所述双波长λ/2波片、所述合频晶体和所述分色镜；所述双波长λ/2波片用于将输入光中的基频光和倍频光的线偏振方向进行旋转和对准，使其偏振方向精确对准合频晶体的o光轴和e光轴；所述分色镜用于将所述合频晶体输出光中的第三波长光分离导出。

13、本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

14、本发明主要提供了一种具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，基于以第一腔镜、第二腔镜、第三腔镜和第四腔镜形成环形谐振腔，实现基频光的腔内振荡，并且将第三腔镜限定为基频光高反倍频光低反镜，抑制倍频残余回返，第四腔镜限定为基频光部分反射倍频光高透镜，实现基频输出耦合与倍频主输出，以此，将在环形谐振腔循环的倍频光引导至腔外，实现波长解耦，既保持了基频光的高效调q振荡，降低基频光的损耗，实现高峰值功率脉冲在多波长并存条件下保持腔内模式稳定，又避免倍频光在腔内重复往返造成的腔内热效应、模式扰动和能量波动，提高倍频效率，实现稳定双波长输出。

1.一种具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，包括泵浦单元、环形谐振腔、激光晶体、声光调q器和倍频晶体；

2.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，所述第四腔镜的安装角为b，1/2arctan≤b≤其中，2w2ω≤δ≤3w2ω，w2ω为倍频光在所述倍频晶体处的1/e2光斑半径,s4为所述倍频晶体到所述第四腔镜的距离,为所述第四腔镜在工作状态下所允许的最大安装倾角;

3.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，所述第三腔镜的基频光反射率≥99%，倍频光透射率≥95%；和/或，

4.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，还包括法拉第旋光器、1/4波片和偏振分束器；

5.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，所述泵浦单元输出的泵浦光经过所述第一腔镜透射进入所述激光晶体。

6.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，所述泵浦单元包括依次设置的泵浦源、光斑整形单元和聚焦耦合单元；

7.根据权利要求6所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，所述光斑整形单元包括沿光传播方向依次设置的准直单元、光斑整形组件和聚焦耦合单元；

8.根据权利要求6所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，所述聚焦耦合单元为非球面聚焦透镜。

9.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，还包括布儒斯特片；

10.根据权利要求1所述的具有波长解耦腔镜结构的环形调q多波长固体激光器，其特征在于，还包括依次设置于所述第四腔镜透射光路上的非偏振分束器、双波长λ/2波片、合频晶体和分色镜；