[发明专利]一种高重复频率的玻璃激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体激光器，尤其是涉及一种高重复频率的玻璃激光器。

背景技术

传统的连续或高重复频率的固体激光器在运转过程中，由于激光工作介质（玻璃）的导热性能极差，泵浦灯产生的热量沉积在激光工作介质内产生热应力，在不断重复泵浦和热传导作用下，虽然对器件进行了强冷却，但激光工作介质内热应力和冷却过程中产生的温度梯度仍不断增大，极易导致激光工作介质发生断裂，最终致使传统的高重复频率的固体激光器至今仍不能实现连续高重复频率地运转。

为了得到高平均功率激光输出，1982年美国专利U.S.P4,555,786提出了一种运动板状玻璃激光器，其特点是激光工作介质（玻璃）往返运动使闪光灯（泵浦灯）在某一瞬间泵浦玻璃的局部区域产生激光，另一瞬间泵浦玻璃的另一区域，这种局部泵浦的方式可达到较高的功率密度而获得较高的激光效率，而冷却系统分布在整个板面上，因而可实现高平均功率激光输出。但这种运动板状玻璃激光器仍存在以下缺点：1、激光输出功率仍受玻璃负载能力的限制，只能达到百瓦水平；2、激光工作介质运动和冷却系统使得激光器的机械结构庞大而复杂；3、对大尺寸的玻璃片作快速往返运动，驱动系统也存在问题。

为了克服上述运动板状玻璃激光器存在的缺点，中国发明专利“一种高平均功率固体激光系统”（申请号：88 1 00715）提出了一种高平均功率固体激光系统，其由N台激光器、光耦合系统和电子控制系统组成，N台激光器按某种排列固定安装，电子控制系统控制N台激光器的N组闪光灯依次点燃泵浦各自对应的激光介质产生激光，同时控制光耦合系统同步运动，将不同时刻不同激光器发出的激光耦合至一小区域输出，从而获得几百瓦或几千瓦的高平均功率激光。这种高平均功率固体激光系统虽然采用轻巧的光耦合系统代替笨重的激光介质运动，将多台独立的激光器输出的激光通过光耦合系统组合成单束激光输出，有效克服了激光介质运动存在的缺点，但其结构仍十分庞大而复杂，并且不可避免地带来了输出激光方向的漂移。

上世纪九十年代发展的热容式玻璃激光器，虽然能在短时间内连续发射高功率激光脉冲，间隔工作时间只有10秒钟左右，但其不能长时间连续工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，且在激光运动过程中不会产生热应力，能够实现高平均功率连续激光输出的高重复率玻璃激光器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高重复频率的玻璃激光器，包括谐振腔、聚光器和设置于所述的聚光器的上方的玻璃激光介质，所述的谐振腔包括全反镜和输出镜，所述的全反镜、所述的玻璃激光介质和所述的输出镜依次分布于激光束传播方向的光轴上，其特征在于所述的玻璃激光介质呈平板状，所述的聚光器主要由三角形聚光器组成，所述的三角形聚光器内设置有流动冷却水，所述的三角形聚光器内设置有平行于激光束传播方向的光轴的泵浦灯，所述的泵浦灯单面泵浦所述的玻璃激光介质，所述的玻璃激光介质的非泵浦面上设置有流水冷却器，所述的流水冷却器单面冷却所述的玻璃激光介质。

所述的玻璃激光介质为掺钕磷酸盐玻璃、掺铒磷酸盐玻璃、掺镱磷酸盐玻璃中的任一种。

所述的聚光器与所述的玻璃激光介质之间设置有用于保护所述的玻璃激光介质的泵浦面的石英玻璃薄片。

所述的三角形聚光器的顶角的角度为90～110度。

所述的泵浦灯的中心与所述的三角形聚光器的顶角的端点之间的垂直距离为16～18mm。

    与现有技术相比，本发明的优点在于：利用泵浦灯产生的热量对玻璃激光介质的下表面进行单面均匀加热，玻璃激光介质的非泵浦面则通过流水冷却器进行均匀冷却，与双面泵浦和冷却的激光器相比，其能够在热平衡时沿玻璃激光介质的厚度方向形成线性温度梯度，这样在玻璃激光介质内产生的热应力为零，从而避免了玻璃激光介质因热应力而发生断裂现象，可实现高平均功率连续激光输出。此外，本发明的玻璃激光器的结构简单，且适用于用作对材料的激光热处理和其它对光束发散角要求不高的场合。

附图说明

图1为本发明的玻璃激光器的纵向剖面示视图；

图2为本发明的玻璃激光器的横向剖面示视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种高重复频率的玻璃激光器，包括谐振腔1、聚光器2和设置于聚光器2的上方的平板状的玻璃激光介质3，聚光器2与玻璃激光介质3之间设置有用于保护玻璃激光介质3的泵浦面的石英玻璃薄片5，玻璃激光介质3的上表面上设置有流水冷却器6。