专利名称：一种侧面泵浦的薄片激光器结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种侧面泵浦的薄片激光器结构，解决大
功率激光器的散热问题。
背景技术：
高功率固体激光器是激光技术发展的最主要方向之一。在高功率固体激光器系统中，介质的热效应是首要解决的关键问题。由于介质的热效应不仅会引起热透镜、热应力，限制激光功率进一步提高，使激光光束质量下降，甚至会导致激光介质损坏。国内外采用了各种激光腔结构及泵浦方式来减弱其影响，但均存在各种不足。如中国专利公开号为CN2896617的"一种大功率半导体激光器"的技术方案包括热沉和激光器阵列条，其特征在于所述热沉为多面体，在所述多面体内沿其一个方向设有贯通整个多面体的通道；所述激光器阵列条固定在与该方向平行的一个面上，在与该面相邻的至少一个面上固定有导电层；导电层与激光器阵列条电性连接。该专利的大功率半导体激光器在矩形体的热沉中设置有流通面积较大的通道，使的通道不容易被堵塞，而且可以采用软水，也就是工业用水来冷却热沉，降低了激光器的运行成本。但是该结构虽然解决了大功率激光器的散热问题，但是其结构相对复杂，需要有热沉及其内设的多个通道，制作加工相对不易。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型提出一种结构更为简单合理的技术方案，实现一种紧
密结构的高功率输出激光器。 本实用新型的技术方案是 —种侧面泵浦的薄片激光器结构，是激光泵浦光源(103)通过光学准直系统(104)对激光谐振腔内的激光增益介质泵浦，所述的激光谐振腔内包括前腔镜(105A)、后腔镜(105B)、激光增益介质(101A)及其他光学元件(106、 107)。其中，所述的激光增益介质(101A)是薄片型，其一面胶合一散热构件(102)，其另一面胶合一个与激光增益介质同基材的梯形的光学晶体块(IOIB)，所述的激光泵浦光源(103)侧面泵浦所述的激光增益介质(腿)。 所述的激光增益介质(101A)的厚度为几十微米到几百微米，掺杂浓度可较高的激光增益介质，如3% _7%的配:￥￥04、 Nd:GdV04等晶体，且外形呈梯形。其与光学晶体块(101B)可以通过高温键合或深化光胶方式结为一体。 进一步的，所述的激光泵浦光源(103)通过光学准直系统(104)通过光学晶体块(101B)侧面泵浦所述的激光增益介质(101A)。 更进一步的，所述的激光增益介质(101A)与散热构件(102)的胶合面镀有高反射膜层，所述的光学晶体块(101B)的表面镀有增透膜层。 进一步的，所述的激光泵浦光源(103)通过光学准直系统(104)通过散热构件(102)侧面泵浦所述的激光增益介质(IOIA)，所述的散热构件(102)是透光的散热构件。[0010] 更进一步的，所述的激光增益介质(101A)与光学晶体块(101B)的胶合面镀有高反射膜层，所述的散热构件(102)的表面镀有增透膜层。进一步的，所述的光学元件(106、107)可以是电光Q开关、偏振片、倍频晶体、光学标准具和棱镜元件。 所述的激光泵浦光源(103)是高功率LD阵列，或高功率单条LD，或光纤耦合输出的其他激光源。 所述的光学准直系统(104)是光纤准直棒，或柱面透镜，或柱面透镜组，或柱面透镜与球面透镜组的组合。 所述的散热构件(102)是高导热系数的固体散热构件、液体散热构件或气体散热构件或者管状固体散热构件内流通液体或者气体的热媒。 进一步的，所述的激光谐振腔可以替换为被动调Q激光器，所述的被动调Q激光器包括半导体激光器(201)经过光学耦合系统(202)进入微片的被动调Q微片激光器(203)，其输出的脉冲信号光再入射进入到所述的激光增益介质(101A)，获得放大的信号光。[0015] 本实用新型采用上述技术方案的结构，通过侧面方式泵浦激光增益介质，谐振腔中振荡光在激光增益介质表面发生全内反射传播，可有效解决高功率泵浦激光增益介质的散热问题，同时构成具有高增益系数、高功率输出的紧凑型激光谐振腔。
图1 (a)是本实用新型的实施例1的结构示意图；[0017] 图1 (b)是本实用新型的实施例2的结构示意图；[0018] 图1 (c)是本实用新型的实施例3的结构示意图；[0019] 图2是本实用新型的另一种实施方式示意图。
具体实施方式现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。 本实用新型采用超薄高掺杂激光增益介质薄片与相同基质非掺杂光学材料深化光胶，超薄激光增益介质一面与高导热材料接触。通过侧面方式泵浦激光增益介质，谐振腔中振荡光在激光增益介质表面发生全内反射传播。[0022] 实施例1 : 参阅图l(a)所示，本实施例的激光器结构，是阵列半导体激光器103通过光纤柱面准直棒104对激光谐振腔内的激光增益介质泵浦，所述的激光谐振腔内包括前腔镜105A、后腔镜105B、激光增益介质IOIA及其他光学元件106、107。所述的激光增益介质101A是薄片型，其一面胶合一散热构件102，其另一面通过高温键合或深化光胶胶合一个与激光增益介质同基材的梯形的光学晶体块IOIB，激光增益介质101A的下表面Sl镀有对泵浦光高反膜层或可保护下表面Sl的光学膜层，梯形的光学晶体块101B的上表面S4镀有对泵浦光增透的膜层，面S2、S3为激光增益介质101A、光学晶体块101B的光学梯形面。所述的阵列半导体激光器103经由光纤柱面准直棒104通过光学晶体块101B从侧面泵浦所述的激光增益介质IOIA。所述的散热构件102是高导热系数的固体散热构件、液体散热构件或气体散热构件或者管状固体散热构件内流通液体或者气体的热媒。所述的光学元件106、 107可以是电光Q开关、偏振片、倍频晶体、光学标准具和棱镜元件等。[0024] 阵列半导体激光器103输出光被光纤柱面准直棒104准直为线形泵浦光，通过梯形的光学晶体块101B到达薄片的激光增益介质101A被吸收，由于激光增益介质101A厚度很薄，其所产生热量迅速被高导热材料的散热构件102带走，从而解决了高功率泵浦增益介质产生的热问题。激光增益介质101A下表面镀泵浦光高反射膜以加强对泵浦光吸收。激光增益介质101A可采用高掺杂激光增益介质，如3% -7% Nd:YV04、Nd:GdV04等晶体，这类激光增益介质薄片具有有效吸收泵浦光能力。激光增益介质101A、光学晶体块IOIB制作为梯形光学元件，与前腔镜105A、后腔镜105B形成切线入射，在下表面Sl形成全内反射激光谐振腔。 由于激光增益介质101A可设计为几十微米到几百微米厚度，又采用切线入射形式，尽管线性泵浦光路很长，但激光振荡光垂直截面仍很小，较易获得高光学质量的TEooM输出。 本实施例结构可有效解决高功率泵浦激光增益介质的散热问题，同时构成具有高
增益系数、高功率输出的紧凑型激光谐振腔。[0027] 实施例2 : 参阅图l(b)所示，其结构类似于图l(a)所示的实施例1的结构。其导热材料的散热构件102为对泵浦光具有较高透过率材料，泵浦光经散热构件102直接激光增益介质IOIA，此时仅在散热构件102的上表面镀对泵浦光增透膜。激光增益介质101A、光学晶体块IOIB制作为梯形光学元件，与前腔镜105A、后腔镜105B形成切线入射，在表面Sl形成全内反射激光谐振腔。其他结构与实施例1的结构一致，于此不再赘述。[0029] 实施例3 : 参阅图l(c)所示，其结构类似于图l(a)所示的实施例1的结构。泵浦源可以采用实施例1中的阵列半导体激光器，亦可为高功率的单条LD，或光纤输出其它种类激光源，但均采用柱面透镜或柱面透镜组或柱面透镜与球面透镜组合将泵浦光准直为线状再进行泵浦。本实施例中，光纤输出光源103B经柱面透镜组104A和104B准直为线状泵浦激光增益介质IOIA，获得高功率激光输出。其他结构与实施例1的结构一致，于此不再赘述。[0031] 参阅图2所示，可以采用图l(a)-图l(b)实施例的的侧面泵浦结构来构成被动调Q激光器放大器。其中201为半导体激光器，202为光学耦合系统，203为被动调Q微片激光器，如采用Nd:YAG晶体、Cr:YAG晶体及KTP晶体薄片通过深化光胶方式形成。从被动调Q微片激光器203输出的脉冲信号光进入到激光增益介质IOIA，同时激光增益介质IOIA在泵浦光源103B作用下，粒子处于激发态，在信号光作用下产生强烈的受激辐射，并叠加到信号光中使之放大，从而获得较高功率输出。 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，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
权利要求一种侧面泵浦的薄片激光器结构，是激光泵浦光源(103)通过光学准直系统(104)对激光谐振腔内的激光增益介质泵浦，所述的激光谐振腔内包括前腔镜(105A)、后腔镜(105B)、激光增益介质(101A)及其他光学元件(106、107)，其特征在于所述的激光增益介质(101A)是薄片型，其一面胶合一散热构件(102)，其另一面胶合一个与激光增益介质同基材的梯形的光学晶体块(101B)，所述的激光泵浦光源(103)侧面泵浦所述的激光增益介质(101A)。
2. 根据权利要求1所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的激光泵浦光源(103)通过光学准直系统(104)通过光学晶体块(101B)侧面泵浦所述的激光增益介质(腿)。
3. 根据权利要求2所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的激光增益介质(101A)与散热构件(102)的胶合面镀有高反射膜层，所述的光学晶体块(101B)的表面镀有增透膜层。
4. 根据权利要求1所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的激光泵浦光源(103)通过光学准直系统(104)通过散热构件(102)侧面泵浦所述的激光增益介质(IOIA)，所述的散热构件(102)是透光的散热构件。
5. 根据权利要求4所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的激光增益介质(101A)与光学晶体块(101B)的胶合面镀有高反射膜层，所述的散热构件(102)的表面镀有增透膜层。
6. 根据权利要求1所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的光学元件(106U07)可以是电光Q开关、偏振片、倍频晶体、光学标准具和棱镜元件。
7. 根据权利要求1或2或4所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的激光泵浦光源(103)是高功率LD阵列，或高功率单条LD，或光纤耦合输出的其他激光源。
8. 根据权利要求1或2或4所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述光学准直系统(104)是光纤准直棒，或柱面透镜，或柱面透镜组，或柱面透镜与球面透镜组的组合。
9. 根据权利要求1或3或4或5所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的散热构件(102)是高导热系数的固体散热构件、液体散热构件或气体散热构件或者管状固体散热构件内流通液体或者气体的热媒。
10. 根据权利要求l所述的侧面泵浦的薄片激光器结构，其特征在于所述的激光谐振腔可以替换为被动调Q激光器，所述的被动调Q激光器包括半导体激光器(201)经过光学耦合系统(202)进入微片的被动调Q微片激光器(203)，其输出的脉冲信号光再入射进入到所述的激光增益介质(101A)，所述的泵浦源(103B)通过光学耦合系统(104A、104B)及光学晶体块(101B)侧面泵浦所述的激光增益介质(IOIA)，放大输入的脉冲信号光。
专利摘要本实用新型涉及激光器领域，尤其涉及一种侧面泵浦的薄片激光器结构，解决大功率激光器的散热问题。本实用新型的激光器结构，是激光泵浦光源通过光学准直系统对激光谐振腔内的激光增益介质泵浦，所述的激光谐振腔内包括前腔镜、后腔镜，激光增益介质及其他光学元件。其中，所述的激光增益介质是薄片型，其一面胶合一散热构件，其另一面胶合一个与激光增益介质同基材的梯形的光学晶体块，所述的激光泵浦光源侧面泵浦所述的激光增益介质。本实用新型通过侧面方式泵浦激光增益介质，谐振腔中振荡光在激光增益介质表面发生全内反射传播，可有效解决高功率泵浦激光增益介质的散热问题，同时构成具有高增益系数、高功率输出的紧凑型激光谐振腔。
文档编号H01S3/081GK201478676SQ20092019410
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者凌吉武, 吴砺, 杨建阳, 贺坤, 陈卫民, 陈燕平 申请人:福州高意通讯有限公司