一种高可靠大能量板条激光器的制作方法

1.本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种高可靠大能量板条激光器。


背景技术：

2.随着固体激光器技术的发展，大能量固体激光器在远程激光测距、激光照射、激光照明、激光雷达等方面得到了广泛的应用。这些应用场景，对激光器的可靠性和环境适应性提出了很高的要求，因此高可靠大能量激光器设计尤为重要。
3.激光谐振腔是激光器设计的关键点，为了得到高低温、振动冲击下可靠稳定的激光输出，目前常用的激光谐振腔有共面腔镜角锥棱镜折叠腔、双porro棱镜直线腔或者折叠腔。但激光器在宽温度范围大能量高重频工作条件下，激光晶体热效应使激光器只能在固定的重复频率下稳定工作，或者由于谐振腔内光学器件的温度特性，激光器在大能量泵浦下一定工作温度范围内不能“关门”电光调q，导致无法获得宽温度大能量激光输出。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种高可靠大能量板条激光器，减小激光晶体热效应以及稳定实现大能量输出。
5.本实用新型所采用的技术方案如下：
6.一种高可靠大能量板条激光器，包括沿光轴依次设置的角锥棱镜、泵浦模块、第一达夫棱镜、光楔对、耦合波片、第二达夫棱镜、第一偏振分光棱镜、关门波片、电光q开关、第二偏振分光棱镜以及与第二偏振分光棱镜相连的后向反射棱镜；
7.角锥棱镜、第二达夫棱镜、光楔对、耦合波片、第一偏振分光棱镜、后向反射棱镜和第二偏振分光棱镜形成偏振耦合输出单向环形谐振腔；其中角锥棱镜和第二达夫棱镜组合成自准直谐振腔，光楔对调整谐振腔对准；后向反射棱镜使谐振腔逆时针谐振阈值大于顺时针谐振阈值，使激光谐振腔形成顺时针谐振单向环形谐振腔；
8.耦合波片可沿轴旋转，并和第二达夫棱镜以及第一偏振分光棱镜组合实现可调偏振耦合率输出；第一达夫棱镜可沿光轴旋转45
°
，顺时针谐振腔光路实现90
°
像旋转；
9.第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、关门波片、电光q开关形成加压式电光调q组件；电光q开关不加电压时，第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、关门波片阻断激光谐振腔谐振；当电光q开关加电压，激光谐振腔顺时打开形成脉冲输出。
10.进一步，泵浦模块由准连续半导体激光器阵列、板条晶体及热沉组成；准连续半导体激光器阵列从板条晶体一侧泵浦，泵浦相对面镀泵浦光反射膜实现双向泵浦，该面与热沉通过导热胶或者焊接固定在一起。更进一步，准连续半导体激光器阵列为6*7巴条阵列，每个巴条最高输出峰值功率为200w，巴条间隔为0.75mm，发射激光中心波长为806nm。板条晶体为之字形平行四边形晶体，材质为nd：yag，切割角为31
°
，尺寸为5mm
×
5mm
×
83.53mm。
11.进一步，耦合波片为1/4λ石英零级波片，关门波片为1/2λ石英零级波片。
12.进一步，电光调q开关为rtp q开关或者ktp q开关或者双电极kd
*
p q开关，具有1/
2波电压。
13.进一步，角锥棱镜、第一达夫棱镜、光楔对、第二达夫棱镜、后向反射棱镜为石英玻璃。
14.进一步，后向反射棱镜为角锥棱镜或者高porro棱镜。
15.进一步，光楔对楔角为30分。
16.本实用新型的有益效果为：
17.激光器整体腔镜采用角锥棱镜和达夫棱镜组合成单向环形谐振腔，腔内采用小角度双光楔高精度旋转准直谐振腔，能够实现谐振内的振荡光的准直；一维板条激光晶体热分布晶体热管理和棱镜垂直成像技术相结合的热匀化技术减小激光晶体热效应，单向高消光比关门和可调偏振耦合实现最佳大能量输出；整体结构调试简单，谐振腔有自准直作用，在恶劣环境下能够稳定可靠输出。
附图说明
18.图1为本实用新型高可靠大能量板条激光器的结构示意图；
19.图2为本实用新型泵浦模块的结构示意图。
20.图中：1-角锥棱镜，2-泵浦模块，3-第一达夫棱镜，4-光楔对，5-耦合波片，6-第二达夫棱镜，7-第一偏振分光棱镜，8-关门波片，9-电光q开关，10-后向反射棱镜，11-第二偏振分光棱镜，21-准连续半导体激光阵列，22-板条晶体，23-热沉。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明：
23.本实用新型激光器的整体腔镜采用角锥棱镜和达夫棱镜组合单向环形谐振腔，腔内采用小角度双光楔高精度旋转准直谐振腔，能够实现谐振内的振荡光的准直；一维板条激光晶体热分布晶体热管理和棱镜垂直成像技术相结合的热匀化技术减小激光晶体热效应，单向高消光比关门和可调偏振耦合实现最佳大能量输出；整体结构调试简单，谐振腔有自准直作用，在恶劣环境下能够稳定可靠输出。
24.本实用新型实施例的高可靠大能量激光器，如图1所示，包括角锥棱镜1，泵浦模块2,第一达夫棱镜3，光楔对4，耦合波片5，第二达夫棱镜6，第一偏振分光棱镜7，关门波片8，电光q开关9，后向反射棱镜10，第二偏振分光棱镜11。
25.激光器谐振腔由角锥棱镜1、第二达夫棱镜6，光楔对4、耦合波片5、第一偏振分光棱镜7、后向反射棱镜10、第二偏振分光棱镜11形成偏振耦合输出单向环形谐振腔。其中角锥棱镜1、第二达夫棱镜6组合成自准直谐振腔，光楔对4精细调整谐振腔对准；后向反射棱镜10使谐振腔逆时针谐振阈值大于顺时针谐振阈值，导致激光谐振腔形成顺时针谐振单向环形谐振腔。
26.激光器耦合波片5沿轴旋转和第二达夫棱镜6，第一偏振分光棱镜7组合实现可调偏振耦合率输出，根据激光输出能量得到最佳耦合率。
27.激光器第一偏振分光棱镜7、第二偏振分光棱镜11、关门波片8，电光q开关9形成加压式电光调q组件。电光q开关9不加电压时，第一偏振分光棱镜7、第二偏振分光棱镜11、关门波片8阻断激光谐振腔谐振；当电光q开关加上1/2波电压，激光谐振腔顺时打开形成200毫焦以上纳秒脉冲激光输出。
28.激光器第一达夫棱镜3沿光轴旋转45
°
，顺时针谐振腔光路实现90
°
像旋。
29.如图2所示，激光器泵浦模块2由准连续半导体激光器阵列21、板条晶体22及热沉23组成，准连续半导体激光器阵列21从板条晶体22一侧泵浦，泵浦相对面镀泵浦光反射膜实现双向泵浦，提高激光晶体泵浦光吸收率，该面与热沉23通过导热胶或者焊接固定在一起。一维板条激光晶体热分布晶体热管理和棱镜垂直成像技术相结合的热匀化技术减小激光晶体热效应，使激光器1-30hz全频稳定工作。具体地，准连续半导体激光器阵列21为6*7巴条阵列，每个巴条最高输出峰值功率200w，巴条间隔0.75mm，发射激光中心波长806nm；板条晶体22为之字形平行四边形晶体，材质为nd：yag，切割角31
°
，尺寸为5mm
×
5mm
×
83.53mm。
30.激光器使用的光学器件为：耦合波片5为1/4λ石英零级波片，关门波片8为1/2λ石英零级波片。激光器角锥棱镜1，第一达夫棱镜3，光楔对4、第二达夫棱镜6、后向反射棱镜10材质为石英玻璃，其中光楔对楔角30分。激光器电光调q开关9可为rtp q开关或者ktp q开关或者双电极kd
*
p q开关，具有相对低的1/2波电压；本实施例选用双电极kd
*
p调q开关，尺寸ф32mm
×
69mm消光比≥1000:1，1/2波电压3300v。激光器后向反射棱镜10为角锥，轴向旋转使入射光按原偏振方向返回。
31.本实施例的高可靠大能量板条激光器在高低温、振动冲击下能够稳定可靠大能量200毫焦级激光输出，并在1-30hz全频稳定工作，能够满足应用要求，且激光谐振腔内光学器件单向高功率密度激光经过，损伤概率低。
32.本领域的技术人员容易理解，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。