一种高功率玻璃掺杂激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及激光【技术领域】，公开了一种高功率玻璃掺杂激光器，包括泵浦结构、激光增益介质和输出耦合镜；激光增益介质为一超薄玻璃掺杂盘片，其后反射面镀对泵浦光和激光的高反射膜，与输出耦合镜构成激光谐振腔，前通光面上设有一个对泵浦光和激光透明的散热基片；所述泵浦结构包括泵浦源、准直单元和多次反射泵浦耦合单元；所述多次反射泵浦耦合单元包括两个球面反射耦合镜，分别位于所述谐振腔两侧。采用超薄玻璃掺杂盘片的激光增益介质加上具有高导热系数的散热基片，一方面有效提高了散热性能，另一方面可大大降低其出光阈值；配合球面反射耦合镜结构的多次反射泵浦耦合单元，大大提高泵浦耦合效率，获得高功率输出的玻璃掺杂激光器。
【专利说明】一种高功率玻璃掺杂激光器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光【技术领域】，尤其涉及一种高功率玻璃掺杂激光器。
【背景技术】
[0002]铒玻璃激光器的1.55 μ m激光处于人眼安全范围，与光通讯窗口匹配，并处于大气红外窗口，因此其在激光告警、激光指示、激光测距、风速测量、激光雷达、材料分析、以及激光医疗等领域具有重要的应用价值。然而半导体泵浦的玻璃掺杂激光器，由于玻璃导热系数小，所能承受的最大泵浦光强有限，因此限制了其激光输出功率的进一步提高，一般多在一百毫瓦以下。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提出一种高功率玻璃掺杂激光器，改善了散热性能的同时，提高了泵浦效率，而且结构简单，易于批量制作。
[0004]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:一种高功率玻璃掺杂激光器，包括泵浦结构、激光增益介质和输出稱合镜。其中，激光增益介质为一超薄玻璃掺杂盘片，其两平面分别为后反射面和前通光面；所述后反射面镀对泵浦光和激光的高反射膜，与输出耦合镜构成激光谐振腔；所述前通光面上设有一个对泵浦光和激光透明的散热基片；所述泵浦结构包括泵浦源、准直单元和多次反射泵浦耦合单元；所述多次反射泵浦耦合单元包括两个球面反射耦合镜，分别位于所述谐振腔两侧；其中一球面反射耦合镜中间设有一通光孔，所述泵浦源的泵浦光经准直单元准直后通过该通光孔入射，经散热基片入射到超薄玻璃掺杂盘片上进行泵浦，并由其后反射面反射后入射到另一球面反射耦合镜上，被该球面反射耦合镜沿原路返回，在所述两球面反射耦合镜和超薄玻璃掺杂盘片的后反射面之间多次来回反射，对超薄玻璃掺杂盘片进行多次泵浦；超薄玻璃掺杂盘片的受激辐射光经散热基片后由输出I禹合 镜输出激光。
[0005]进一步的，所述超薄玻璃掺杂盘片通过其后反射面粘接在一热沉上。
[0006]进一步的，所述超薄玻璃掺杂盘片为超薄掺铒玻璃片，其厚度在10_5m到10_4m数量级。
[0007]进一步的，所述散热基片的通光面镀对泵浦光和激光的增透膜。
[0008]进一步的，所述输出耦合镜为一平凹镜。
[0009]进一步的，所述散热基片和输出耦合镜之间设有选频光学元件、倍频元件或可饱和吸收体中的一种或多种组合；或所述散热基片由一可饱和吸收体替代。
[0010]进一步的，所述散热基片为具有高导热系数的平片，与所述超薄玻璃掺杂盘片的前通光面通过深化光胶粘接或高温键合在一起。
[0011]进一步的，所述准直单元为光纤准直器。
[0012]进一步的,所述超薄玻璃掺杂盘片为Cr4+:YAG、Yb:YAG> Er:glass、Er:Yb:glass、Nd:YV04 或 Nd:YAG。[0013]进一步的，所述散热基片采用与超薄玻璃掺杂盘片相同或不同基质的玻璃或晶体。
[0014]本实用新型的有益效果为:本实用新型采用超薄玻璃掺杂盘片的激光增益介质加上具有高导热系数的散热基片，一方面有效提高了散热性能，另一方面可大大降低其出光阈值；配合球面反射耦合镜结构的多次反射泵浦耦合单元，大大提高了泵浦耦合效率，可有效提高激光功率，获得高功率输出的玻璃掺杂激光器。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型激光器实施例一结构示意图；
[0016]图2为本实用新型激光器实施例二结构示意图。
[0017]附图标示:11、超薄玻璃掺杂盘片；111、前通光面；112、后反射面；12、散热基片；13、热沉；14、输出稱合镜；15、球面反射稱合镜；16、光纤准直器；17、选频光学兀件。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型做进一步说明。
[0019]本实用新型采用超薄玻璃掺杂盘片的激光增益介质加上具有高导热系数的散热基片，一方面有效提高了散热性能，另一方面可大大降低其出光阈值；配合球面反射耦合镜结构的多次反射栗浦I禹合单兀，大大提闻了栗浦稱合效率，可有效提闻激光功率，获得闻功率输出的玻璃掺杂激光器。
[0020]具体的，该高功率玻璃掺杂激光器，包括泵浦结构、激光增益介质和输出耦合镜。其中，激光增益介质为一超薄玻璃掺杂盘片，其两平面分别为后反射面和前通光面。后反射面镀对泵浦光和激光的高反射膜，与输出耦合镜构成激光谐振腔；前通光面上设有一个对泵浦光和激光透明的散热基片。泵浦结构包括泵浦源、准直单元和多次反射泵浦耦合单元，该多次反射泵浦耦合单元包括两个球面反射耦合镜，分别位于谐振腔两侧；其中一球面反射耦合镜中间设有一通光孔，泵浦源的泵浦光经准直单元准直后通过该通光孔入射，经散热基片入射到超薄玻璃掺杂盘片上进行泵浦，并由其后反射面反射后入射到另一球面反射耦合镜上，被该球面反射耦合镜沿原路返回，在所述两球面反射耦合镜和超薄玻璃掺杂盘片的后反射面之间多次来回反射，对超薄玻璃掺杂盘片进行多次泵浦；超薄玻璃掺杂盘片的受激辐射光经散热基片后由输出耦合镜输出激光。
[0021]如图1所示的实施例一，该实施例的超薄玻璃掺杂盘片11采用的是超薄掺铒玻璃片(Er: glass)，厚度在10_5m到10_4m数量级，其后反射面粘接在一热沉13上，前通光面111粘接散热基片12。泵浦源采用的是980nm波长的多模LD，泵浦光经准直单元(光纤准直器16)后成为作用距离长、光斑质量高的准直光束，以一定角度入射到超薄玻璃掺杂盘片11激光增益介质并对其进行激励。超薄玻璃掺杂盘片11的后反射面112镀对泵浦光和激光的高反射膜，将没有被吸收的泵浦光反射至多次反射泵浦耦合单元的球面反射耦合镜14上，并在两个球面反射耦合镜14和超薄玻璃掺杂盘片11后反射面111之间来回反射多次，直到泵浦光被超薄玻璃掺杂盘片11完全吸收，如此大大提高了泵浦光的利用率。泵浦过程中产生大量的热将通过散热基片12和热沉13增大散热，减小了热积累，有效提高激光器的散热性能。该实施例中，输出耦合镜14为一平凹镜，与超薄玻璃掺杂盘片11的后反射面Ill构成激光谐振腔，多次反射泵浦耦合单元的两个球面反射耦合镜14对称地分布于该谐振腔两侧。超薄玻璃掺杂盘片11的受激辐射光经散热基片后由输出耦合镜14输出激光。
[0022]如图2所不的实施例二,在实施例一的散热基片12和输出I禹合镜14之间插入选频光学元件17，如Vernier标准具或双硅标准具，以实现激光的单模输出。还可在谐振腔内插入选频光学元件、倍频元件或可饱和吸收体等激光元件中的一种或多种组合，实现倍频或调Q激光器等。也可直接将散热基片替换为可饱和吸收体，制成被动调Q激光器。
[0023]上述各实施例中，还可在散热基片12的通光面镀对泵浦光和激光的增透膜，该散热基片12为具有高导热系数的平片，与超薄玻璃掺杂盘片11的前通光面111可通过深化光胶粘接或高温键合在一起。散热基片12材料可采用与超薄玻璃掺杂盘片11相同或不同基质的玻璃，或是热膨胀系数相近的晶体。其中，超薄玻璃掺杂盘片11还可以采用Cr4+: YAG,Yb: YAG,Er: Yb: glass,Nd: YV04或Nd: YAG等材料。泵浦源可以是单个或多个单模泵浦LD，或多模泵浦LD。
[0024]超薄玻璃掺杂盘片的激光增益介质，可以进一步减小激光增益介质对激光自身的吸收。如Cr4+ = YAG晶体片，对波长1300-1510nm的激光吸收较大，如果将激光增益介质变薄，那么单程吸收损耗就会变小，则可以大大降低激光器的出光阈值，降低在不出光波段出光的难度。
[0025]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种高功率玻璃掺杂激光器，包括泵浦结构、激光增益介质和输出耦合镜，其特征在于:所述激光增益介质为一超薄玻璃掺杂盘片，其两平面分别为后反射面和前通光面；所述后反射面镀对泵浦光和激光的高反射膜，与输出耦合镜构成激光谐振腔；所述前通光面上设有一个对泵浦光和激光透明的散热基片；所述泵浦结构包括泵浦源、准直单元和多次反射泵浦耦合单元；所述多次反射泵浦耦合单元包括两个球面反射耦合镜，分别位于所述谐振腔两侧；其中一球面反射耦合镜中间设有一通光孔，所述泵浦源的泵浦光经准直单元准直后通过该通光孔入射，经散热基片入射到超薄玻璃掺杂盘片上进行泵浦，并由其后反射面反射后入射到另一球面反射耦合镜上，被该球面反射耦合镜沿原路返回，在所述两球面反射耦合镜和超薄玻璃掺杂盘片的后反射面之间多次来回反射，对超薄玻璃掺杂盘片进行多次泵浦；超薄玻璃掺杂盘片的受激福射光经散热基片后由输出I禹合镜输出激光。
2.如权利要求1所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述超薄玻璃掺杂盘片通过其后反射面粘接在一热沉上。
3.如权利要求1所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述超薄玻璃掺杂盘片为超薄掺铒玻璃片，其厚度在10_5m到10_4m数量级。
4.如权利要求1-3任一项所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述散热基片的通光面镀对泵浦光和激光的增透膜。
5.如权利要求1-3任一项所述高功率玻璃掺杂激光器,其特征在于:所述输出稱合镜为一平凹镜。
6.如权利要求1-3任一项所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述散热基片和输出耦合镜之间设有选频光学元件、倍频元件或可饱和吸收体中的一种或多种组合；或所述散热基片由一可饱和吸收体替代。
7.如权利要求1-3任一项所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述散热基片为具有高导热系数的平片，与所述超薄玻璃掺杂盘片的前通光面通过深化光胶粘接或高温键合在一起。
8.如权利要求1-3任一项所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述准直单元为光纤准直器；所述泵浦源为单个或多个单模或多模泵浦LD。
9.如权利要求1或2任一项所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述超薄玻璃惨杂盘片为 Cr4+: YAG、Yb: YAG> Er: glass> Er: Yb: glass> Nd: YV04 或 Nd: YAG。
10.如权利要求9所述高功率玻璃掺杂激光器，其特征在于:所述散热基片采用与超薄玻璃掺杂盘片相同或不同基质的玻璃或晶体。
【文档编号】H01S3/081GK203645130SQ201320872102
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】吴砺, 杨建阳, 校金涛 申请人:福州高意通讯有限公司