[发明专利]一种二极管泵浦激光增益模块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二极管激光器领域，具体涉及一种二极管泵浦激光增益模块及其制备方法，用作固体激光器泵浦源。

背景技术

二极管激光增益模块应用于激光测距、激光引信等领域时，要求其具有结构紧凑、重量轻、高效率、在炎热和酷寒中运行可靠，能承受机械冲击振动、免维护等特点。

在棒状二极管泵浦激光增益模块中，由于二极管激光器和激光介质对散热要求较高，都需要冷却液对其进行实时冷却。名称为“多边形大功率半导体激光器叠层阵列模块”的专利文献（专利号为CN 1674372A）中介绍了二极管激光器的散热和激光介质的散热均采用水冷的方式，但水冷系统在低于0℃的环境下无法正常工作，限制了泵浦模块的环境适应性。并且水冷结构复杂，泵浦光必须通过冷却水和玻璃管才能照射到介质棒上，降低了棒对泵浦光的有效吸收，模块的增益相对偏低。名称为“半导体激光单管组合侧面泵浦固体激光器的激光增益模块”专利文献（专利申请号为200910081390.9）中介绍了通过热管等方式解决二极管激光器的散热问题，但是对于激光介质的散热问题没有考虑，在高功率泵浦时，模块会因为介质热效应影响，无法正常工作。

发明内容

为了克服现有技术中二极管泵浦激光增益模块的散热冷却结构复杂、环境适应性差、增益偏低的不足，本发明的目的之一是提供一种二极管泵浦激光增益模块。本发明的另一目的是提供一种二极管泵浦激光增益模块的制备方法。所述的二极管泵浦激光增益模块可以提供高功率、高效率的泵浦，具有均匀的荧光分布，可在恶劣环境下工作、结构简单，可靠性较高。

本发明的一种二极管泵浦激光增益模块，其特点是，所述的增益模块包括棒状激光介质、冷却液、多个偶数环形泵浦激光器组、多个奇数环形泵浦激光器组、前端板、后端板、半导体制冷器、底座、温度探测器、O型密封圈、棒密封压块；其连接关系是，所述的前端板与偶数环形泵浦激光器组固定连接，偶数环形泵浦激光器组与奇数环形泵浦激光器组依次交替串接，并与后端板连接；前端板、偶数环形泵浦激光器组、奇数环形泵浦激光器组、后端板之间均由O型密封圈密封，内部形成聚光腔，聚光腔内注入有冷却液，构成二极管泵浦激光增益模块主体；半导体制冷器设置在二极管泵浦激光增益模块主体与底座之间，与二极管泵浦激光增益模块主体、底座固定连接；温度探测器设置在二极管泵浦激光增益模块主体中的一个环形泵浦激光器组的侧面；棒状激光介质依次穿过前端板、偶数环形泵浦激光器组、奇数环形泵浦激光器组、后端板，棒状激光介质的两端分别通过棒密封压块固定在前端板、后端板的端面上。

所述的奇数环形泵浦激光器组，包括数个二极管激光器芯片、数个次热沉、数个绝缘陶瓷片、两个引出电极、电极密封压块、有机玻璃观察窗、环状内多边形热沉；其中每一个二极管激光器芯片设置在两个次热沉之间，呈三明治结构、并与绝缘陶瓷片焊接形成“山”字形次封装结构；多个“山”字形次封装依次串连贴装到环状内多边形热沉上；两个引出电极分别与环状内多边形热沉内的第一个二极管激光器芯片和最末一个二极管激光器芯片连接引出。所述的奇数环形泵浦激光器组的环内第一个二极管激光器芯片引出电极为负极。

所述的偶数环形泵浦激光器组与奇数环形泵浦激光器组的基本结构相同。不同之处是偶数环形泵浦激光器组的环内第一个二极管激光器芯片引出电极为正极。

所述的冷却液对近红外激光的透过率高于97%，工作温度为-40℃～60℃。

所述的密封圈为O型密封圈。

所述的环状内多边形热沉采用镀金的无氧铜或其他热导率高于150k/W·m^-1·K^-1的高热导率材料制成。

所述的次热沉采用镀金的无氧铜或其他热导率高于150k/W·m^-1·K^-1的高热导率材料制成。

所述的偶数环形泵浦激光器组的数量与奇数环形泵浦激光器组的数量相同或相差一个，所述的环状内多边形热沉的边数为三～十五边的奇数。

本发明中偶数环形泵浦激光器组设置的数目为1～8个，奇数环形泵浦激光器组设置的数目为1～8个。

本发明的二极管泵浦激光增益模块的制备方法，包括如下步骤：

a.将二极管激光器芯片焊接在两个次热沉之间,再将绝缘陶瓷片焊接在次热沉底部,制成“山”字形次封装结构；

b. 将焊接好的“山”字形次封装依次安装到环状内多边形热沉的各边上，并在绝缘陶瓷的底部涂抹焊料，一个引出电极与第一个二极管激光器芯片连接，另一个引出电极与最末一个二极管激光器芯片连接，并利用专用夹具固定；