專利名稱：側(cè)面泵浦傳導(dǎo)冷卻矩形薄片激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種以矩形薄片作為增益介質(zhì)，采用側(cè)面泵浦方式，利 用熱傳導(dǎo)進(jìn)行冷卻的全固態(tài)激光器。屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
薄片式全固態(tài)激光器是一種能夠輸出高功率高效率高光束質(zhì)量激 光光束的一種全固態(tài)激光器件，在高功率固體激光器領(lǐng)域內(nèi)占有重要
的地位。這種激光器一般采用直徑幾毫米，厚度為100-500微米的激 光晶體作為工作物質(zhì)，并將其通過金屬焊接或是光膠等方式固定在熱 沉上，以達(dá)到良好的冷卻效果。泵浦光斜入射到工作物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)示 意圖如圖l所示。目前單個(gè)薄片的連續(xù)輸出功率已經(jīng)突破5KW。目前 國內(nèi)外的薄片式激光器所選用的薄片增益介質(zhì)形狀多為圓形。為了獲 得高功率的激光輸出， 一種有效途徑是增加薄片直徑，即增大增益體 積。為了保證輸出激光的光束質(zhì)量，在增加薄片直徑的同時(shí)須增加激 光器的腔長，從而增加了整個(gè)激光器的體積。因此圓形薄片固體激光 器在功率升級(jí)方面有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在利用激光二極管側(cè)面泵浦矩形薄片增益介質(zhì)，結(jié)合穩(wěn) 定/非穩(wěn)定混合諧振腔，實(shí)現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量的激光輸出，達(dá)到 激光器功率升級(jí)的目的。 本發(fā)明的技術(shù)方案
本發(fā)明的側(cè)面泵浦傳導(dǎo)冷卻矩形薄片激光器，見圖2，圖2(b) 為圖2 (a)的側(cè)視圖。本發(fā)明包括熱沉、矩形薄片增益介質(zhì)、激光 二極管和諧振腔鏡，其組成關(guān)系為將矩形薄片增益介質(zhì)用金屬焊接
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或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環(huán)裝置對(duì)熱沉進(jìn)行冷卻； 矩形薄片增益介質(zhì)接觸熱沉的表面上鍍有對(duì)振蕩光的高反膜，與兩個(gè) 腔鏡構(gòu)成諧振腔，腔鏡相對(duì)于晶體薄片的位置可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。 本發(fā)明激光器采用矩形薄片增益介質(zhì)，側(cè)面泵浦方式，利用熱傳 導(dǎo)進(jìn)行冷卻。
所述增益介質(zhì)的厚度為0. 1 5 mm，寬度1 50mm，長度5 500mm。
所述側(cè)面泵浦傳導(dǎo)冷卻矩形薄片激光器，其諧振腔可以采用穩(wěn)定 腔或穩(wěn)定-非穩(wěn)定的混合腔。
由半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的泵浦光從側(cè)面入射到增益介質(zhì)中，利用水 循環(huán)系統(tǒng)控制熱沉的溫度，間接實(shí)現(xiàn)了增益介質(zhì)的冷卻。諧振腔對(duì)增 益介質(zhì)產(chǎn)生的信號(hào)光不斷放大，在穩(wěn)腔方向形成穩(wěn)定的光場(chǎng)分布，在 非穩(wěn)腔方向激光從腔鏡邊緣輸出?？偟闹C振腔腔型為混合腔，如圖2 所示，即矩形薄片增益介質(zhì)寬度方向?yàn)榉€(wěn)定腔，長度方向?yàn)樨?fù)支非穩(wěn) 腔方向。
本發(fā)明的有益效果
采用矩形薄片增益介質(zhì)，可以通過在增益介質(zhì)的長度方向上擴(kuò)展 增益介質(zhì)的尺寸達(dá)到增加增益體積的目的。同時(shí)在這一方向上采用非 穩(wěn)諧振腔結(jié)構(gòu)，可以在不增加激光器體積和保證光束質(zhì)量的前提下， 通過增加增益介質(zhì)的長度來實(shí)現(xiàn)輸出功率的提高。因而可以有效地實(shí) 現(xiàn)激光器件的功率升級(jí)。


圖1是圓形薄片式全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中l(wèi)一熱沉2
一焊接劑3—圓形薄片增益介質(zhì)4一泵浦光5—輸出光束6_ 輸出鏡；
圖2是混合腔矩形薄片側(cè)面泵浦全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其 中1—熱沉2—矩形薄片增益介質(zhì)3—泵浦光4一諧振腔鏡5 一激光光束；
圖3是混合腔矩形薄片側(cè)面泵浦全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其
中l(wèi)一熱沉2—矩形薄片增益介質(zhì)3—泵浦光4—輸出鏡5— 激光光束；
圖4是穩(wěn)腔矩形薄片式全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中l(wèi)一熱
沉2—矩形薄片增益介質(zhì)3—泵浦光4—輸出鏡5—激光光束；
圖5是本發(fā)明中復(fù)合型晶體結(jié)構(gòu)示意圖，其中1—具有一定摻
雜濃度的激光晶體2—未摻雜離子的激光晶體。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
1、 采用尺寸為O. 3mmX5腿X50mm的矩形薄片增益介質(zhì)2，調(diào)整 諧振腔鏡4至如圖2所示的位置。接觸熱沉1的一面(5mmX50mm)鍍 有對(duì)振蕩光的高反膜，可以獲得如圖2所示的混合腔側(cè)面泵浦矩形薄 片激光器。
2、 采用尺寸為O. 3mmX5mmX50ram的矩形薄片增益介質(zhì)2，調(diào)整 諧振腔鏡4至如圖3所示的位置。接觸熱沉1的一面(5咖X50mra)鍍 有對(duì)振蕩光的高反膜，可以獲得如圖3所示的混合腔側(cè)面泵浦矩形薄 片激光器。
3、 將矩形薄片與穩(wěn)定腔結(jié)合，采用側(cè)面泵浦的激勵(lì)方式，其結(jié) 構(gòu)示意圖如圖4所示。采用尺寸為0. 3mmX5mmX50mm的矩形薄片增 益介質(zhì)2，接觸熱沉1的一端鍍有對(duì)泵浦光的高反膜，與輸出鏡4構(gòu) 成諧振腔，從而實(shí)現(xiàn)激光的振蕩輸出。
4、 如采用復(fù)合型激光晶體，即中間為具有一定摻雜濃度的晶體 1，兩側(cè)是未摻雜晶體2。未摻雜晶體2的形狀是矩形(或梯形)，未 摻雜的晶體為矩形的復(fù)合型晶體結(jié)的構(gòu)如圖5 (a)所示，未摻雜的 晶體為梯形的復(fù)合型晶體結(jié)的構(gòu)如圖5 (b)所示。激光器的諧振腔 設(shè)計(jì)可以參考實(shí)例1、 2中所使用的穩(wěn)定-非穩(wěn)定混合腔或是平-平、 平-凹等形式的穩(wěn)定腔。
權(quán)利要求
1、側(cè)面泵浦傳導(dǎo)冷卻矩形薄片激光器，其特征在于包括熱沉(1)、矩形薄片增益介質(zhì)(2)、激光二極管(3)諧振腔鏡(4)；其組成關(guān)系為將矩形薄片增益介質(zhì)通過金屬銦焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，增益介質(zhì)接觸熱沉的表面上鍍有對(duì)振蕩光的高反膜，兩個(gè)諧振腔鏡(4)和高反膜構(gòu)成諧振腔，腔鏡相對(duì)于增益介質(zhì)的位置可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；激光器采用矩形薄片增益介質(zhì)，側(cè)面泵浦方式，利用熱傳導(dǎo)進(jìn)行冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦傳導(dǎo)冷卻矩形薄片激光器， 其特征在于增益介質(zhì)的厚度為O. 1 5mm，寬度l 50mm，長度5 500腿。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦傳導(dǎo)冷卻矩形薄片激光器， 其特征在于其諧振腔可以采用穩(wěn)定腔或穩(wěn)定-非穩(wěn)定的混合腔。
全文摘要
本發(fā)明是一種側(cè)面泵浦熱傳導(dǎo)冷卻矩形薄片全固態(tài)激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的激光器是以矩形薄片作為增益介質(zhì)，增益介質(zhì)的厚度為0.1～5mm，寬度3～50mm，長度5～500mm。采用側(cè)面泵浦方式，利用熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行冷卻，其諧振腔可以采用穩(wěn)定腔或穩(wěn)定-非穩(wěn)定的混合腔。采用矩形薄片增益介質(zhì)，可以通過在增益介質(zhì)的長度方向上擴(kuò)展增益介質(zhì)的尺寸達(dá)到增加增益體積的目的。同時(shí)在這一方向上采用非穩(wěn)諧振腔結(jié)構(gòu)，可以在不增加激光器體積和保證光束質(zhì)量的前提下，通過增加增益介質(zhì)的長度來實(shí)現(xiàn)輸出功率的提高。因而可以有效地實(shí)現(xiàn)激光器件的功率升級(jí)。
文檔編號(hào)H01S3/08GK101170238SQ20071017762
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月19日
發(fā)明者張恒利, 王艷華, 辛建國, 瑩 閆 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)