[实用新型]一种板条增益介质的聚光腔及激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种聚光腔及装有上述聚光腔的激光器，具体的是说一种板条增益介质的聚光腔及激光器。 

背景技术

随着激光技术的不断发展，高平均功率固体激光器以其峰值功率高、结构紧凑等特点，在工业、科学研究、军用和空间通信等领域都有广泛应用。 

高功率固体激光器通常采用侧面灯泵浦结构，椭圆柱聚光腔结构在侧面灯泵浦激光器中得到广泛应用。由于普通固体激光器激光工作物质的几何形状为圆棒状，温度梯度的方向与光传播方向垂直，在热负荷条件下运转时，将产生严重的热透镜效应和热光畸变效应，严重影响激光器的输出功率和光束质量。 

为了获得高光束质量、高功率的激光输出，人们提出了采用了板条状晶体结构作为激光增益介质，可通过合理设计的“之”字形光路，消除一阶热聚焦、应力双折射和退偏效应，从而得到比棒状工作物质作为固体激光器更高的平均输出功率和更好的光束质量。由于高功率激光器使用的板条激光器工作介质宽度和厚度尺寸比较大，在高功率抽运下，仍然存在有一定的热透镜效应，在板条宽度方向的光束质量较差。对于板条状激光工作介质，在高功率抽运下，激光工作介质在高度方向和宽度方向存在不同的热聚焦，而两个方向的热焦距大小对实际激光器输出激光束的光束质量有很大影响。高度方向对应的热焦距取决于冷却的均匀性，宽度方向对应的热焦距取决于泵浦光的均匀性及冷却均匀性，因此板条增益介质的冷却和端面隔热是板条工作介质热焦距大小的主要问题。 

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有聚光腔内板条增益介质的冷却和隔热问题，提供一种结构简单、可靠性高，可用于输出高功率、高光束质量激光输出的板条增益介质的聚光腔及激光器。 

板条增益介质的聚光腔的技术方案包括位于壳体内的腔体、位于腔体内的罩有滤光玻璃管的板条增益介质、罩有滤光玻璃管的泵浦灯，所述滤光玻璃管内均通入冷却水，所述板条增益介质和滤光玻璃管之间还套有滤光玻璃罩，所述滤光玻璃罩与板条增益介质间的间隙形成内水道，滤光玻璃罩与滤光玻璃管间的间隙形成外水道。 

所述滤光玻璃罩截面为方形。 

所述外水道的两端均设有套装在滤光玻璃罩上的分水块，所述分水块与滤光玻璃管间留有间隙。 

板条增益介质的上、下表面与滤光玻璃罩紧密接触。 

腔体截面为椭圆形或部分重叠的对称的双椭圆形。 

所述腔体截面为椭圆形时，腔体内设有单泵浦灯及单板条增益介质，且板条增益介质和泵浦灯分别位于腔体的两个焦点处。 

所述腔体截面为部分重叠的对称的双椭圆形时，腔体内设有双泵浦灯及单板条增益介质，且板条增益介质位于腔体的共焦，两个泵浦灯则分别位于腔体内板条增益介质两侧的两个焦点处。 

激光器的技术方案包括全反镜、聚光腔及输出镜，所述聚光腔上述板条增益介质的聚光腔。 

所述的全反镜及输出镜沿板条增益介质宽度方向组成虚共焦非稳腔结构，所述的全反镜及输出镜沿板条增益介质在高度方向采用平凹腔结构，有利于实现高功率高光束质量的激光输出。其中定义：高度方向是指垂直于光轴的板条增益介质横截面的窄方向，宽度方向是指垂直于光轴的板条增益介质横截面的宽方向。 

通过在板条板条增益介质和滤光玻璃管之间增设滤光玻璃罩具 有隔热、过滤紫外光、有效降低板条增益介质的热效应的作用，并且采用方形的滤光玻璃罩能够最大程度的增加换热面积，提高与冷却水的换热效率。另外，滤光玻璃罩将滤光玻璃管内的水道分隔成内水道和外水道，内水道对板条增益介质及滤光玻璃罩进行换热降温，保证其均匀冷却；外水道对滤光玻璃管及滤光玻璃罩进行换热降温，保证其均匀冷却。 

 为最大程度的提高换热效率，设计了套装在滤光玻璃罩两端的分水块，分水块压缩了外水道两端（进、出水口）局部的截面空间，从而控制进、出外水道的冷却水的流速，最终可实现内、外水道流速具有一定的差别，所述内、外水道可共用同一进水口，也可使用不同的进水口，由于外水道进、出口处各自被分水块压缩，从而可以通过控制分水块的外径实现对外水道进、出口冷却水流速的控制。对于内水道和外水道内冷却水流速的具体控制，本领域技术人员可综合考虑板条增益介质、滤光玻璃罩及滤光玻璃管不同的降温需求、冷却水进水流量、分水块的外径与增益介质滤光玻璃管的内径之间的间隙大小、板条增益介质两侧与滤光玻璃罩的间隙大小等参数进行合理设计。优选并不限于下述设计方式，如将内水道设计为快水道（冷却水流速较快），将外水道设计为慢水道（冷却水流速较慢），将滤光玻璃管与泵浦灯之间的灯水道也设计为快水道（冷却水流速较快）。