專利名稱：一種高功率微片激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光器領域，尤其涉及用于高功率使用中，需要解決散熱問題 的微片激光器。
背景技術：
盤狀超薄片激光增益介質已廣泛應用于分離腔式半導體泵浦固體激光器， 其特點在于盤狀介質具有大的口徑與厚度比值，采用面泵浦，面冷卻。當將超 薄片激光增益介質的 一個端面與導熱率高的材料如金屬直接接觸時，可及時、 快速散熱，從而可在大功率泵浦狀態(tài)下獲得高功率輸出。 一般盤片激光器是分 離腔結構，體積較大。
發(fā)明內(nèi)容
與傳統(tǒng)盤片分離腔結構不同，本發(fā)明采用了微片式盤片激光器，可實現(xiàn)小 尺寸中高功率激光輸出。
本發(fā)明的技術方案是
本發(fā)明的高功率《故片激光器，泵浦光源通過光學耦合透鏡對盤狀的孩史片結 構激光器進行泵浦。其中，所述的盤狀的微片結構激光器是盤狀的激光增益介 質薄片與相關的盤狀的激光元件薄片膠合而成，兩外側端面鍍腔鏡膜，所述的 盤狀的激光增益介質薄片通過與之接觸的高導熱材料散熱。
所述的高導熱材料與激光增益介質薄片的通光面接觸，且所述的高導熱材 料對泵浦光具有較高透過率。
進一步的，散熱方案一所述的高導熱材料為一盤片結構，緊密膠合于所 述的激光增益介質薄片的通光面，進行散熱?；蛘撸岱桨付龅母邔岵牧蠟橹锌展艿澜Y構，其中一側緊密膠
合于所述的激光增益介質薄片的通光面，管道內(nèi)通入流動冷卻液或氣體，進行 散熱。
或者，散熱方案三所述的高導熱材料為中空管道結構，其中一側開設一 槽，所述的激光增益介質薄片緊密內(nèi)嵌于槽中，管道內(nèi)通入流動冷卻液或氣體， 進行散熱。
采用上述的任一散熱方案，所述的泵浦光源通過光學耦合透鏡對盤狀的微 片結構激光器進行泵浦，在光學耦合透鏡和盤狀的微片結構激光器之間設置一 部分反射鏡，所述的部分反射鏡鍍泵浦光透射、輸出光反射的膜，微片結構激 光器通過部分反射鏡反射輸出激光。
或者，散熱方案四所述高導熱材料的一側開設一槽，所述的激光增益介 質薄片緊密內(nèi)嵌于槽中，與相對另一側的:&置的一光學窗口片一同構成中空管 道結構，管道內(nèi)通入流動冷卻液或氣體，進fl"^:熱。
采用上述的散熱方案四，所述的泵浦光源通過光學耦合透鏡耦合，并透過 光學窗口片或高導熱材料對盤狀的微片結構激光器進行泵浦，微片結構激光器
的后腔鏡直接輸出激光。
或者，散熱方案五所述的高導熱材料為盤狀的薄片，與所述的盤狀的農(nóng)史 片結構激光器膠合成一體，兩外側端面鍍腔鏡膜，所述的泵浦光源通過光學耦 合透鏡耦合，并透過高導熱材料對盤狀的微片結構激光器進行泵浦，微片結構 激光器的后腔鏡直接輸出激光。
所述的盤狀的激光元件薄片可以包括激光增益介質同質片和倍頻晶體片。 可用于產(chǎn)生基頻光、倍頻光，特別是高效倍頻光。本發(fā)明采用如上技術方案，實現(xiàn)了小體積的高功率盤片激光器結構，且實 現(xiàn)快速散熱，并實現(xiàn)高功率激光輸出。另外，本發(fā)明中的超薄激光增益介質可 一次或兩次吸收泵浦光，或采用多通泵浦耦合系統(tǒng)《吏泵浦光多次通過激光增益 介質，從而提高泵浦光吸收效率。本發(fā)明的結構可用于產(chǎn)生基頻光、倍頻光， 特別是高效倍頻光。
圖l是本發(fā)明的第一實施的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明的第二實施的結構示意圖； 圖3是本發(fā)明的第三實施的結構示意圖； 圖4是本發(fā)明的第四實施的結構示意圖； 圖5是本發(fā)明的第五實施的結構示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明采用超薄激光增益介質與其它光學元件，如倍頻晶體，非摻雜激光 介質材料，通過深化光膠結為一體，超薄激光增益介質置于微片激光器腔的一 端或接近腔的端面，其光學面直接與高導熱材料，流動液體或氣體接觸以實現(xiàn) 快速散熱，并實現(xiàn)高功率激光輸出。
實施例l:參閱圖l所示，包括超薄的盤狀激光增益介質101，激光增益介 質101的一個光學端面鍍激光腔膜層Sl,并直接采用高效導熱體105面冷卻， 膜層S1對基波光、泵浦光及倍頻光等高反，激光增益介質101的另一個端面與 其它光學元件1021爿史合，光學元件1021可為未摻雜基質，其材料與激光增益 介質相同，光學元件1021再與另一片或一組其它光學元件1022月交合，光學元 件1022可為倍頻晶體等。在光學元件1022的另一個端面設置微片激光器的輸出膜層S2，則激光增益介質101與光學元件1021、光學元件1022、膜層S1及 膜層S2構成微片式激光器。103為耦合光學透鏡，104為半導體激光器的泵浦 光源，它可以是半導體激光器(LD)直接輸出，亦可為LD通過光纖耦合后輸出， 亦可以為其他種類泵浦光源。106為分光鏡，它對泵浦光透射，對微片激光器的 輸出光反射，可實現(xiàn)振蕩光輸出。當泵浦光源104高功率泵浦激光增益介質101 時，由于激光增益介質101為超薄激光增益介質，且激光增益介質101與高效 導熱體105直接面接觸，因此激光增益介質101上產(chǎn)生熱量可>^皮迅速導走。
由于激光增益介質101很薄，盡管激光增益介質101通常導熱系數(shù)僅為 1-10W/ffl/k,但高效導熱體105導熱系數(shù)可在100-300W/m/K,比激光增益介質 101大約高二個數(shù)量級，與傳統(tǒng)的在激光增益介質中心泵浦，再通過激光增益介 質傳遞到四周導熱層的方法相比，其導熱速度可快二個以上數(shù)量級。且光學元 件1021亦是與激光增益介質101相同基質的非摻雜材料，結合面處不易發(fā)生熱 膨脹不匹配而導致的光學材料解離；同時光學元件1021有一定厚度，在光學元 件1021與光學元件1022結合處溫度較低或基本接近周圍溫度，從而可避免不 同材料之間因產(chǎn)生4交強應力而解離現(xiàn)象。
實施例2:參閱圖2所示，其結構與圖1所示的第一實施例結構相似，區(qū)別 在于在高導熱材料105的結構為中空管道結構，并通入流動冷卻液或氣體， 通過管狀道內(nèi)的動冷卻液或氣體，從而更快速地降低盤片介質的溫度。
實施例3:參閱圖3所示，激光器結構與圖1或圖2所示的實施例結構一致。 區(qū)別在于所述的高導熱材料105為中空管道結構，其中一側開設一槽，所迷 的激光增益介質薄片101緊密內(nèi)嵌于槽中，通入流動冷卻液或氣體，形成水冷 或氣冷散熱。
實施例4:參閱圖4所示，所述的熱散結構與圖3所示的第三實施例相似，區(qū)別在于其采用正向泵浦結構，即在所述高導熱材料的105 —側開設一槽， 所述的激光增益介質薄片101緊密內(nèi)嵌于槽中，與相對另一側的設置的一光學 窗口片107—同構成中空管道結構，管道內(nèi)通入流動冷卻液或氣體，進行散熱。 所述的泵浦光源104通過光學耦合透鏡103耦合，并透過光學窗口片107或高 導熱材料105對盤狀的微片結構激光器進行泵浦，微片結構激光器的后腔鏡直 接輸出激光。
實施例5:參閱圖5所示，亦采用正向端面泵浦結構，包括超薄激光增益介 質IOI，高導熱材料105, LD泵浦光源104,光學耦合的準直透鏡103,光學元 件1021、 1022。激光增益介質101左端面與高導熱材料105直接接觸，且高導 熱材料105對泵浦光具有較高透過率，在高導熱材料105左端面及光學元件1022 右端面鍍膜形成激光腔鏡。光學元件1021為材料與激光增益介質101相同但未 摻雜激活離子基質，光學元件1022為倍頻晶體等。所述的LD泵浦光源104通 過準直透鏡103耦合，并透過高導熱材料105對盤狀的微片結構激光器進行泵 浦，微片結構激光器的后腔鏡直接輸出激光。
本發(fā)明的超薄激光增益介質可一次或兩次吸收泵浦光，或采用多通泵浦耦 合系統(tǒng)使泵浦光多次通過激光增益介質，從而提高泵浦光吸收效率。本發(fā)明的 結構可用于產(chǎn)生基頻光、倍頻光，特別是高效倍頻光。
盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員 應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式 上和細節(jié)上可以對本發(fā)明^f故出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
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權利要求
1.一種高功率微片激光器，泵浦光源(104)通過光學耦合透鏡(103)對盤狀的微片結構激光器(101、1021、1022)進行泵浦，其特征在于所述的盤狀的微片結構激光器是盤狀的激光增益介質薄片(101)與相關的盤狀的激光元件薄片(1021、1022)膠合而成，兩外側端面鍍腔鏡膜，所述的盤狀的激光增益介質薄片(101)通過與之接觸的高導熱材料(105)散熱。
2. 根據(jù)權利要求l所述的高功率微片激光器，其特征在于所述的高導熱材料(105 )與激光增益介質薄片(101 )的通光面接觸，且所述的高導熱材料(105 ) 對泵浦光具有較高透過率。
3. 根據(jù)權利要求l所述的高功率微片激光器，其特征在于所述的高導熱材料(105)為一盤片結構，緊密月交合于所述的激光增益介質薄片(101)的通光 面，進行散熱。
4. 根據(jù)權利要求l所述的高功率微片激光器，其特征在于所述的高導熱材料(105 )為中空管道結構，其中一側緊密膠合于所述的激光增益介質薄片(101) 的通光面，管道內(nèi)通入流動冷卻液或氣體，進行散熱。
5. 根據(jù)權利要求1所述的高功率微片激光器，其特征在于所述的高導熱材料(105 )為中空管道結構，其中一側開設一槽，所述的激光增益介質薄片(101 ) 緊密內(nèi)嵌于槽中，管道內(nèi)通入流動冷卻液或氣體，進行散熱。
6. 根據(jù)權利要求l所述的高功率微片激光器，其特征在于所述高導熱材料的(105)—側開設一槽，所述的激光增益介質薄片(101)緊密內(nèi)嵌于槽中， 與相對另一側的設置的一光學窗口片(107)—同構成中空管道結構，管道內(nèi) 通入流動冷卻液或氣體，進4于散熱。
7. 根據(jù)權利要求3或4或5任一所述的高功率微片激光器，其特征在于所述 的泵浦光源(104)通過光學耦合透鏡(103)對盤狀的微片結構激光器進行泵浦，在光學耦合透鏡(103 )和盤狀的微片結構激光器之間設置一部分反射 鏡(106),所述的部分反射鏡(106)鍍泵浦光透射、輸出光反射的膜，微片 結構激光器通過部分反射鏡(106)反射輸出激光。
8. 根據(jù)權利要求6所述的高功率微片激光器，其特征在于所迷的泵浦光源(104)通過光學耦合透鏡(103)耦合，并透過光學窗口片(107)或高導熱 材料(105 )對盤狀的微片結構激光器進行泵浦，微片結構激光器的后腔鏡直 接輸出激光。
9. 根據(jù)權利要求l所述的高功率微片激光器，其特征在于所述的高導熱材辨-U05)為盤狀的薄片，與所述的盤狀的微片結構激光器(101、 1021、 1022 ) 膠合成一體，兩外側端面鍍腔鏡膜，所述的泵浦光源(104)通過光學耦合透 鏡(103)耦合，并透過高導熱材料(105)對盤狀的微片結構激光器進行泵 浦，微片結構激光器的后腔鏡直接輸出激光。
10. 根據(jù)權利要求1所述的高功率微片激光器，其特征在于所述的盤狀的激光 元件薄片(1021、 1022 )可以包括激光增益介質同質片和倍頻晶體片。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光器領域，尤其涉及用于高功率使用中，需要解決散熱問題的微片激光器。本發(fā)明的高功率微片激光器，泵浦光源通過光學耦合透鏡對盤狀的微片結構激光器進行泵浦。其中，所述的盤狀的微片結構激光器是盤狀的激光增益介質薄片與相關的盤狀的激光元件薄片膠合而成，兩外側端面鍍腔鏡膜，所述的盤狀的激光增益介質薄片通過與之接觸的高導熱材料散熱。所述的高導熱材料與激光增益介質薄片的通光面接觸，且所述的高導熱材料對泵浦光具有較高透過率。本發(fā)明采用如上技術方案，實現(xiàn)了小體積的高功率盤片激光器結構，且實現(xiàn)快速散熱，并實現(xiàn)高功率激光輸出。本發(fā)明的結構可用于產(chǎn)生基頻光、倍頻光，特別是高效倍頻光。
文檔編號H01S3/16GK101640371SQ20091004225
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權日2009年8月26日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 楊建陽, 坤 賀, 陳衛(wèi)民, 陳燕平 申請人:福州高意通訊有限公司