专利名称：半导体泵浦铥激光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及固体激光技术，具体涉及一种医用固体激光装置。
背景技术：
掺铥钇铝石榴石(Tm YAG)激光是一种很重要的红外激光，其波长覆盖了水蒸汽分子的I. 88 μ m、I. 91 μ m、2. 14 μ m吸收带和二氧化碳分子的I. 96 μ m、2. 01 μ m、2. 06 μ m吸收带，以及液态水的I. 94 μ m强吸收 带，因此Tm =YAG激光在遥感及医疗领域具有十分广阔的应用前景。但是，单掺的Tm :YAG晶体吸收谱线窄而稀，用宽带光泵浦时转换效率较低，很难实现温室灯泵激光。虽然，对于掺铥钇铝石榴石(Tm YAG)晶体的研究较多，并已有医用铥激光器的生产，但由于目前的铥激光器一般采用灯泵浦铥晶体，效率极低，迄今未见40W以上的半导体泵浦铥激光装置的报导。
发明内容本实用新型的目的是提供一种能产生波长为2 μ m的半导体泵浦铥激光装置，功率可达40-80W。开发半导体泵浦铥激光装置的难点在于如何提高泵浦效率。研究发现采用半导体泵浦，能大大提高泵浦效率。且当用785nm半导体激光泵浦Tm =YAG晶体时，Tm (铥)离子从3H6能级跃迁到3H4能级上，通过猝灭过程，很快以无辐射跃迁到3F4能级，形成3F4对3H6的粒子数反转，当由3F4能级跃迁到3H6能级时就发出峰值波长为2 μ m的铥激光，斜率效率可达56%。因此785nm半导体激光泵浦对于铥激光的效率最高。本实用新型的技术方案是一种半导体泵浦铥激光装置，主要由设有铥钇铝石榴石晶体(Tm =YAG晶体)的聚光腔体、与所述铥钇铝石榴石晶体在同一条光路上的全反射镜、输出镜和激光耦合器和输出光纤组成，其特征在于所述Tm =YAG晶体水平置于聚光腔体的中心；于Tm=YAG晶体的外侧套有一由掺铈石英透明玻璃管制成的导流管；该导流管外设有陶瓷聚光腔；激光泵浦源采用波长为785nm的大功率半导体激光模块；所述聚光腔体内通入对Tm =YAG晶体和大功率半导体激光泵浦源冷却的冷却液。进一步地，所述激光泵浦源可采用3个波长为785nm的大功率半导体模块。这时，所述陶瓷聚光腔呈等边三棱柱形，3个大功率半导体激光泵浦模块置于等边三棱柱的3个边上，它们所产生的785nm激光各经过一个柱面镜聚焦到Tm =YAG晶体上，并在陶瓷腔内产生漫反射。所述冷却液由进液口流入聚光腔体后，分4路并联流过Tm =YAG晶体和3个大功率半导体激光泵浦模块，对Tm =YAG晶体和3个大功率半导体激光泵浦模块进行冷却，然后汇合至出液口流出。本实用新型优点在于采用半导体泵浦大大提高了泵浦效率，特别是采用785nm半导体激光模块后，铥激光器获得最高效率，从而可以开发出大功率的铥激光装置。半导体泵浦铥激光装置产生波长为2 μ m的连续铥激光，可被人体组织中的水分子有效吸收，其吸收率是目前普遍使用的钦激光的2. 5倍，因而切除软组织所需的激光功率仅为钦激光的三分之一，再加上采用功率较大的铥激光，对病变组织的切除速度更快，大大加快了手术速度，减少了病人痛苦。
图I是本实用新型的半导体泵浦铥激光装置的结构示意图。图2是本实用新型的半导体泵浦铥激光装置的聚光腔体结构示意图(截面)。图中1_全反射镜,2-与3-接线柱,4-输出镜,5-激光f禹合器,6-输出光纤,7-进液口，8-出液口，9-Tm YAG晶体，10-导流管，11-陶瓷聚光腔，12-柱面镜，13-大功率半导体模块，14-聚光腔体。
具体实施方式现结合一实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。由图1，图2，本实用新型的一种半导体泵浦铥激光装置，包括设有Tm =YAG晶体9的聚光腔体14、与所述Tm YAG晶体9设于同一条光路上的全反射镜I、输出镜4和激光率禹合器5和采用低OH-石英光纤的输出光纤6。在聚光腔体14的中心水平置有Tm =YAG晶体9，Tm =YAG晶体外侧套有掺铈的石英透明玻璃管作为导流管10，该导流管10外设有陶瓷聚光腔11 ;陶瓷聚光腔11呈等边三棱柱形，3个大功率半导体激光模块13放置在等边三棱柱的3个边上，产生的785nm激光经过3个柱面镜12聚焦到Tm =YAG晶体9上，并在陶瓷聚光腔11内产生漫反射。冷却液由聚光腔体14侧面的进液口 7进入聚光腔体14后分4路并联流过Tm =YAG晶体9和三个大功率半导体激光模块13，对Tm =YAG和3个大功率半导体激光模块进行冷却，然后汇合至出液口 8流出，实现对Tm =YAG晶体9和三个大功率半导体模块13的冷却。驱动控制电源的输出端连接在设于聚光腔体14的两个接线柱2、3上。本实用新型的半导体泵浦铥激光装置的主要输出参数为I、输出波长2μπι2、输出功率40 80W (可调)3、功率不稳定度〈± 10%工作时，接通冷却液，接通驱动控制电源使半导体模块13运行，产生波长为785nm的半导体激光，经过3个柱面镜12聚焦到Tm =YAG晶体9上，并在陶瓷腔11内产生漫反射，激发Tm粒子形成粒子数反转，产生受激辐射光，在全反射镜I和输出镜4之间往返振荡加强，当增益足够时，从输出镜4向外形成激光束，经激光耦合器5后聚焦到光纤6上，最后由光纤6的终端输出。
权利要求1.一种半导体泵浦铥激光装置，主要由设有铥钇铝石榴石晶体的聚光腔体(14)、与所述铥钇铝石榴石晶体(9)在同一条光路上的全反射镜(I)、输出镜(4)、激光耦合器(5)和输出光纤(6)组成，其特征在于 所述铥钇铝石榴石晶体(9)水平置于聚光腔体(14)的中心； 于铥钇铝石榴石晶体(9)的外侧套有一由掺铈石英透明玻璃管制成的导流管(10)； 该导流管外设有陶瓷聚光腔(11); 激光泵浦源采用波长为785nm的大功率半导体模块(13)； 所述聚光腔体(14)内通入对铥钇铝石榴石晶体(9)和大功率半导体激光模块(13)进行冷却的冷却液。
2.根据权利要求I所述的半导体泵浦铥激光装置，其特征是，所述激光泵浦源采用3个波长为785nm的大功率半导体模块(13)。
3.根据权利要求2所述的半导体泵浦铥激光装置，其特征是，所述陶瓷聚光腔(11)呈等边三棱柱形，3个波长为785nm的大功率半导体激光模块(13)分别置于该等边三棱柱的3个边上，它们所产生的785nm激光各经过一个柱面镜(12)聚焦到铥钇铝石榴石晶体(9)上，并在陶瓷聚光腔(11)内产生漫反射。
4.根据权利要求3所述的半导体泵浦铥激光装置，其特征是，所述冷却液由侧面的进液口(7)流入聚光腔体(14)后，分4路并联流过铥钇铝石榴石晶体(9)和3个大功率半导体激光模块(13)，然后汇合至出液口(8)流出。
5.根据权利要求I所述的半导体泵浦铥激光装置，其特征是，所述输出光纤(6)为低OH-石英光纤。
专利摘要一种半导体泵浦铥激光装置，主要由设有TmYAG晶体的聚光腔体、全反射镜、输出镜、激光耦合器和输出光纤组成，所述TmYAG晶体水平置于聚光腔体的中心；TmYAG晶体的外侧套有导流管；该导流管外设有陶瓷聚光腔；泵浦源采用波长785nm的大功率半导体激光模块；聚光腔体内通入冷却液。当泵浦源采用3个波长为785nm的大功率半导体激光模块时，所述陶瓷聚光腔呈等边三棱柱形，3个大功率半导体激光泵浦模块置于等边三棱柱的3个边上，它们所产生的785nm激光各经过一个柱面镜聚焦到TmYAG晶体上，并在陶瓷腔内产生漫反射。采用半导体激光模块作泵浦源大大提高了泵浦效率，从而可以研制出大功率铥激光装置。
文档编号H01S3/0941GK202444175SQ20122004341
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者王援柱 申请人:上海瑞柯恩激光技术有限公司