[发明专利]侧面泵浦传导冷却矩形薄片激光器

说明书

技术领域

本发明是一种以矩形薄片作为增益介质，采用侧面泵浦方式，利用热传导进行冷却的全固态激光器。属于激光技术领域。

背景技术

薄片式全固态激光器是一种能够输出高功率高效率高光束质量激光光束的一种全固态激光器件，在高功率固体激光器领域内占有重要的地位。这种激光器一般采用直径几毫米，厚度为100-500微米的激光晶体作为工作物质，并将其通过金属焊接或是光胶等方式固定在热沉上，以达到良好的冷却效果。泵浦光斜入射到工作物质，其结构示意图如图1所示。目前单个薄片的连续输出功率已经突破5KW。目前国内外的薄片式激光器所选用的薄片增益介质形状多为圆形。为了获得高功率的激光输出，一种有效途径是增加薄片直径，即增大增益体积。为了保证输出激光的光束质量，在增加薄片直径的同时须增加激光器的腔长，从而增加了整个激光器的体积。因此圆形薄片固体激光器在功率升级方面有一定的局限性。

发明内容

本发明旨在利用激光二极管侧面泵浦矩形薄片增益介质，结合稳定/非稳定混合谐振腔，实现高功率、高光束质量的激光输出，达到激光器功率升级的目的。

本发明的技术方案

本发明的侧面泵浦传导冷却矩形薄片激光器，见图2，图2(b)为图2(a)的侧视图。本发明包括热沉、矩形薄片增益介质、激光二极管和谐振腔镜，其组成关系为：将矩形薄片增益介质用金属焊接或是光胶等方式固定在热沉上，利用水循环装置对热沉进行冷却；矩形薄片增益介质接触热沉的表面上镀有对振荡光的高反膜，与两个腔镜构成谐振腔，腔镜相对于晶体薄片的位置可根据需要进行调整。

本发明激光器采用矩形薄片增益介质，侧面泵浦方式，利用热传导进行冷却。

所述增益介质的厚度为0.1～5mm，宽度1～50mm，长度5～500mm。

所述侧面泵浦传导冷却矩形薄片激光器，其谐振腔可以采用稳定腔或稳定-非稳定的混合腔。

由半导体激光器产生的泵浦光从侧面入射到增益介质中，利用水循环系统控制热沉的温度，间接实现了增益介质的冷却。谐振腔对增益介质产生的信号光不断放大，在稳腔方向形成稳定的光场分布，在非稳腔方向激光从腔镜边缘输出。总的谐振腔腔型为混合腔，如图2所示，即矩形薄片增益介质宽度方向为稳定腔，长度方向为负支非稳腔方向。

本发明的有益效果

采用矩形薄片增益介质，可以通过在增益介质的长度方向上扩展增益介质的尺寸达到增加增益体积的目的。同时在这一方向上采用非稳谐振腔结构，可以在不增加激光器体积和保证光束质量的前提下，通过增加增益介质的长度来实现输出功率的提高。因而可以有效地实现激光器件的功率升级。

附图说明

图1是圆形薄片式全固态激光器结构示意图，其中：1-热沉  2-焊接剂  3-圆形薄片增益介质  4-泵浦光  5-输出光束  6-输出镜；

图2是混合腔矩形薄片侧面泵浦全固态激光器结构示意图，其中：1-热沉  2-矩形薄片增益介质  3-泵浦光  4-谐振腔镜  5-激光光束；

图3是混合腔矩形薄片侧面泵浦全固态激光器结构示意图，其中：1-热沉  2-矩形薄片增益介质  3-泵浦光  4-输出镜  5-激光光束；

图4是稳腔矩形薄片式全固态激光器结构示意图，其中：1-热沉  2-矩形薄片增益介质  3-泵浦光  4-输出镜  5-激光光束；

图5是本发明中复合型晶体结构示意图，其中：1-具有一定掺杂浓度的激光晶体  2-未掺杂离子的激光晶体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

1、采用尺寸为0.3mm×5mm×50mm的矩形薄片增益介质2，调整谐振腔镜4至如图2所示的位置。接触热沉1的一面(5mm×50mm)镀有对振荡光的高反膜，可以获得如图2所示的混合腔侧面泵浦矩形薄片激光器。

2、采用尺寸为0.3mm×5mm×50mm的矩形薄片增益介质2，调整谐振腔镜4至如图3所示的位置。接触热沉1的一面(5mm×50mm)镀有对振荡光的高反膜，可以获得如图3所示的混合腔侧面泵浦矩形薄片激光器。

3、将矩形薄片与稳定腔结合，采用侧面泵浦的激励方式，其结构示意图如图4所示。采用尺寸为0.3mm×5mm×50mm的矩形薄片增益介质2，接触热沉1的一端镀有对泵浦光的高反膜，与输出镜4构成谐振腔，从而实现激光的振荡输出。

4、如采用复合型激光晶体，即中间为具有一定掺杂浓度的晶体1，两侧是未掺杂晶体2。未掺杂晶体2的形状是矩形(或梯形)，未掺杂的晶体为矩形的复合型晶体结的构如图5(a)所示，未掺杂的晶体为梯形的复合型晶体结的构如图5(b)所示。激光器的谐振腔设计可以参考实例1、2中所使用的稳定-非稳定混合腔或是平-平、平-凹等形式的稳定腔。