專利名稱：激光器聚光腔及帶有該聚光腔的激光頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光器聚光腔及帶有該聚光腔的激光頭，尤其是一種包括各種分立元件的固體激光器及半導(dǎo)體激光泵浦的固體激光器的聚光腔及帶有該聚光腔的激光頭，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光器是一種應(yīng)用比較廣泛的光電技術(shù)產(chǎn)品，在激光器內(nèi)，通過(guò)聚光腔的聚光作用，將光源所發(fā)射的光線匯聚到工作物質(zhì)上產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)射激光。目前通用的固體激光器的聚光腔種類繁多，形式多樣。根據(jù)其形狀的不同，可分為球殼形、圓柱形、橢圓柱形、圓弧片形及緊包形等等；根據(jù)所使用材料的不同，可分為金屬鍍銀(鍍金)型、陶瓷型、粉末填充型等等。
現(xiàn)有固體激光器聚光腔主要結(jié)構(gòu)特征，是在聚光空腔的內(nèi)表面上鍍反射層或利用陶瓷或其他高反射率物質(zhì)做成聚光腔，將光源及工作物質(zhì)放置在空腔內(nèi)。使用時(shí)，聚光腔的反射面或者暴露在空氣中，或者浸泡在冷卻介質(zhì)中。長(zhǎng)時(shí)間如此使用，一方面聚光腔的反射層很快會(huì)被氧化，另一方面該反射層也極易發(fā)生污染，造成反射層的反射效率降低。氧化、污染程度嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致激光器無(wú)法繼續(xù)正常使用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光器聚光腔，該聚光腔反射表面不與空氣及冷卻介質(zhì)接觸，不會(huì)因發(fā)生氧化而降低聚光腔反射層的反射率，也不會(huì)因污染而損壞，使用壽命長(zhǎng)。
本實(shí)用新型的另一目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光器聚光腔，原材料成本較低，反射效率高，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便。
本實(shí)用新型的再一目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種激光器聚光腔，聚光腔外壁鍍制的半透半反膜有效地將無(wú)用的遠(yuǎn)紅外波段光及紫外波段光濾出，提高激光轉(zhuǎn)換率，降低工作物質(zhì)熱效應(yīng)。
本實(shí)用新型的又一目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供采用上述玻璃聚光腔制成的激光頭，該聚光腔的玻璃外壁鍍反射物質(zhì)層，將泵浦光匯聚到工作物質(zhì)上以提高激光的轉(zhuǎn)換效率。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種玻璃聚光腔，它包括一玻璃空腔，在玻璃空腔外表面設(shè)有反射層，其反射面朝向玻璃空腔內(nèi)側(cè)。
根據(jù)不同波長(zhǎng)光線反射和透過(guò)的性質(zhì)不同，為了能夠使反射層達(dá)到對(duì)某些特定波長(zhǎng)的光線進(jìn)行全反射，而某些波長(zhǎng)的光線能夠透過(guò)并不發(fā)生反射的效果，反射層根據(jù)不同的需要可鍍成完全反射層或半透半反膜。
玻璃空腔由普通玻璃或光學(xué)玻璃制成，其形狀為球殼形或圓柱形或橢圓柱形或圓弧片形。
在完全反射層的外部，還進(jìn)一步鍍?cè)O(shè)保護(hù)銅層以確保完全反射效果，其厚度不小于100μ。
反射層是通過(guò)化學(xué)銀鏡法或真空鍍膜法在玻璃空腔的外表面鍍?cè)O(shè)的，該反射層的反射面朝向玻璃空腔的內(nèi)側(cè)。
采用化學(xué)銀鏡法鍍?cè)O(shè)的反射層厚度不低于5μ，采用真空鍍膜法鍍?cè)O(shè)的反射層厚度不低于2μ。
激光頭由端蓋、支撐件、玻璃聚光腔、泵浦光源、激光工作物質(zhì)組成，其中，玻璃聚光腔架設(shè)在支撐件內(nèi)，支撐件的前、后兩端與端蓋連接，激光工作物質(zhì)貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔的腔體內(nèi)部，其端部固定在端蓋上，泵浦光源貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔的腔體內(nèi)部或鑲嵌在支撐件內(nèi)壁上。
玻璃聚光腔與端蓋的連接部位還設(shè)有密封件，端蓋內(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)有用于嵌設(shè)密封件的密封槽；密封件通常采用橡膠密封墊或環(huán)氧樹(shù)脂封結(jié)層。
為了有效固定泵浦光源和/或激光工作物質(zhì)，在端蓋上設(shè)有固定孔。
泵浦光源可以采用燈泵浦源或半導(dǎo)體激光器泵浦源。
支撐件為一保護(hù)套，該保護(hù)套圍設(shè)在玻璃聚光腔外表面并與其間隙設(shè)置或與玻璃聚光腔粘結(jié)在一起，其前后兩端面與端蓋的端面相連接。
支撐件還可以包括泵浦光座和一個(gè)以上的支架，泵浦光座圍設(shè)在玻璃聚光腔外表面，其前后兩端面與端蓋的端面相抵頂，支架的兩端固定在端蓋上，泵浦光座架設(shè)在支架所圍設(shè)的空間內(nèi)。
綜上所述，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、本實(shí)用新型所提供的激光器聚光腔，其反射表面不與空氣及冷卻介質(zhì)接觸，不會(huì)因發(fā)生氧化而降低聚光腔反射層的反射率，也不會(huì)因污染而損壞，使用壽命長(zhǎng)。
2、本實(shí)用新型所提供的激光器聚光腔，以玻璃管材為原材料，產(chǎn)品成本較低，其反射效率高，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便。
3、本實(shí)用新型所提供的激光器聚光腔，其外壁鍍制的半透半反膜，提高激光轉(zhuǎn)換率，有效地將無(wú)用的遠(yuǎn)紅外波段光及紫外波段光濾出，降低工作物質(zhì)熱效應(yīng)。
4、本實(shí)用新型采用上述聚光腔制成的激光頭，由于聚光腔在玻璃外壁鍍反射物質(zhì)層，將泵浦光匯聚到工作物質(zhì)上以提高激光的轉(zhuǎn)換效率。


圖1為本實(shí)用新型圓管狀玻璃聚光腔示意圖；圖2為本實(shí)用新型橢圓管狀玻璃聚光腔示意圖；圖3為本實(shí)用新型圓弧片狀玻璃聚光腔示意圖；圖4為本實(shí)用新型激光頭的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型激光頭的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
本實(shí)用新型提供一種玻璃聚光腔，它包括一玻璃空腔，如圖1所示，為玻璃聚光腔的示意圖。從圖1中可知，該玻璃聚光腔是在玻璃空腔1的外表面設(shè)有反射層2，其反射面朝向玻璃空腔內(nèi)側(cè)。玻璃空腔1是由普通玻璃或光學(xué)玻璃制成的，例如K8光學(xué)玻璃或K9光學(xué)玻璃。
為了能夠使反射層2達(dá)到對(duì)某些特定波長(zhǎng)進(jìn)行全反射，而某些波長(zhǎng)能夠透過(guò)并不發(fā)生反射，反射層2根據(jù)不同的需要可鍍成完全反射層或半透半反膜。
為了確保反射層2的反射效果及牢固度，通常在鍍?cè)O(shè)有完全反射層的玻璃空腔1的外表面再采用電鍍法加鍍保護(hù)銅層，其厚度不小于100μ。
目前用于制作玻璃聚光腔的玻璃空腔的形狀通常采用球殼形或圓柱形或橢圓柱形或圓弧片形等等。根據(jù)所需聚光腔的形狀不同，玻璃空腔的選材和加工方法均有所不同，如圖1所示，為圖1為本實(shí)用新型采用圓管狀玻璃空腔制成的玻璃聚光腔的示意圖，所需玻璃空腔1的成型形狀為圓柱形，因此，在加工過(guò)程中，可以將玻璃管材直接切割端面成型；如圖2所示，為本實(shí)用新型采用橢圓管狀玻璃空腔制成的玻璃聚光腔的示意圖，所需玻璃空腔1’的成型形狀為橢圓形，將玻璃管材切段后，在馬福爐中加熱使玻璃管軟化，采用專用模具壓成所需形狀，對(duì)已成型為所需形狀的玻璃管材進(jìn)行切割端面成型；如圖3所示，為本實(shí)用新型采用圓弧片狀玻璃空腔制成的玻璃聚光腔的示意圖，所需成型形狀為片狀，采用光學(xué)加工方法加工玻璃管材四邊，形成弧片3，再將多塊弧片3拼接組成玻璃空腔。
如圖1或圖2或圖3所示的玻璃聚光腔的加工過(guò)程，至少包括如下步驟步驟1對(duì)預(yù)先加工成型的玻璃空腔1的外表面做清潔處理后，進(jìn)行拋光或打毛處理；步驟2通過(guò)化學(xué)銀鏡法或真空鍍膜法在玻璃空腔1的外表面鍍?cè)O(shè)反射層2，該反射層2的反射面朝向玻璃空腔1的內(nèi)側(cè)。
采用化學(xué)銀鏡法鍍?cè)O(shè)的反射層2厚度不低于5μ，且承受泵浦光功率密度在10j/cm2以上；采用真空鍍膜法鍍?cè)O(shè)的反射層2厚度不低于2μ，且承受泵浦光功率密度在10j/cm2以下。
根據(jù)不同波長(zhǎng)光線反射和透過(guò)的要求不同，鍍?cè)O(shè)的反射層2可以為完全反射層或半透半反膜。
半透半反膜的作用就是對(duì)某些特定波長(zhǎng)全反射而某些波長(zhǎng)可以透過(guò)。例如對(duì)與Nd:YAG激光器，讓0.53-0.87μm主吸收帶波長(zhǎng)的光全反射，而透過(guò)短波長(zhǎng)和遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)。
玻璃聚光腔的制造工藝還進(jìn)一步包括步驟3采用電鍍法在完全反射層外部加鍍厚度不小于100μ的保護(hù)銅層，例如對(duì)于承受泵浦光功率密度在10j/cm2以上者。
另外，還可以通過(guò)對(duì)玻璃聚光腔內(nèi)表面進(jìn)行拋光處理的工藝改善其表面質(zhì)量。
如圖4所示，為本實(shí)用新型激光頭的一種結(jié)構(gòu)示意圖。從圖4可知，采用上述玻璃聚光腔制成的激光頭，由端蓋10、燈泵浦源20、密封件30、激光工作物質(zhì)40、玻璃聚光腔50和保護(hù)套60組成，其中，玻璃聚光腔50架設(shè)在保護(hù)套60內(nèi)，其前、后兩端通過(guò)密封件30與端蓋10連接，在端蓋10上，開(kāi)設(shè)有供密封件30嵌設(shè)在其中的密封槽101，燈泵浦源20和激光工作物質(zhì)40貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔50的腔體內(nèi)部，其端部固定在端蓋10的固定位置102、103上或鑲嵌在保護(hù)套60上。
泵浦光源可以為燈泵浦源20，還可以為半導(dǎo)體激光器泵浦源。
激光頭在工作的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，為了不會(huì)在溫度過(guò)高的情況下，影響激光頭的正常工作，通常需要對(duì)激光頭進(jìn)行冷卻。因此，是否需要在激光頭的連接部位設(shè)置密封件30，是根據(jù)激光頭的冷卻方式來(lái)確定的；如果采用的是水冷的方式，為了防止泄漏，通常需要設(shè)置密封件30。密封件30一般采用橡膠密封墊或環(huán)氧樹(shù)脂封結(jié)層。
如圖5所示，為本發(fā)明激光頭的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。從圖5可知，采用上述玻璃聚光腔制成的激光頭，由端蓋10、泵浦源20、激光工作物質(zhì)40、玻璃聚光腔50、泵浦光座70和支架80組成，其中，玻璃聚光腔50架設(shè)在泵浦光座70內(nèi)，泵浦源20敷設(shè)在泵浦光座70的內(nèi)壁上，一個(gè)以上泵浦光座70拼合圍設(shè)在玻璃聚光腔50之外，其前、后兩端與端蓋10相連接，激光工作物質(zhì)40貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔50的腔體內(nèi)部，其端部固定在端蓋10的固定位置103上。支架80為一個(gè)以上，其兩端固定在端蓋10上，形成一支撐空間；采用多片弧片拼合圍設(shè)而成的玻璃聚光腔50，其外圍支撐有泵浦光座70，整體架設(shè)在該支撐空間內(nèi)。
泵浦源20可以為燈泵浦源，還可以為半導(dǎo)體激光器泵浦源。
最后所說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種玻璃聚光腔，其特征在于它包括一玻璃空腔，在玻璃空腔外表面設(shè)有反射層，其反射面朝向玻璃空腔內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃聚光腔，其特征在于所述的反射層為完全反射層或半透半反膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃聚光腔的制造工藝，其特征在于所述的反射層厚度不低于2μ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃聚光腔，其特征在于所述的玻璃空腔由普通玻璃或光學(xué)玻璃制成，其形狀為球殼形或圓柱形或橢圓柱形或圓弧片形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃聚光腔，其特征在于所述的完全反射層外部還進(jìn)一步設(shè)有保護(hù)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃聚光腔，其特征在于所述的保護(hù)層厚度不小于100μ。
7.采用上述權(quán)利要求所述的玻璃聚光腔制成的激光頭，其特征在于所述的激光頭由端蓋、支撐件、玻璃聚光腔、泵浦光源、激光工作物質(zhì)組成，其中，玻璃聚光腔架設(shè)在支撐件內(nèi)，支撐件的前、后兩端與端蓋連接，激光工作物質(zhì)貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔的腔體內(nèi)部，其端部固定在端蓋上，泵浦光源貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔的腔體內(nèi)部或鑲嵌在支撐件內(nèi)壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光頭，其特征在于所述的玻璃聚光腔與端蓋的連接部位還設(shè)有密封件，端蓋內(nèi)側(cè)開(kāi)設(shè)有用于嵌設(shè)密封件的密封槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光頭，其特征在于所述的密封件為橡膠密封墊或環(huán)氧樹(shù)脂封結(jié)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光頭，其特征在于所述的端蓋上設(shè)有用于固定泵浦光源和/或激光工作物質(zhì)的固定孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或10所述的激光頭，其特征在于所述的泵浦光源為燈泵浦源或半導(dǎo)體激光器泵浦源。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光頭，其特征在于所述的支撐件為一保護(hù)套，該保護(hù)套圍設(shè)在玻璃聚光腔外表面并與其間隙設(shè)置或與玻璃聚光腔粘結(jié)在一起，其前后兩端面與端蓋的端面相連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光頭，其特征在于所述的支撐件包括泵浦光座和一個(gè)以上的支架，泵浦光座圍設(shè)在玻璃聚光腔外表面，其前后兩端面與端蓋的端面相抵頂，支架的兩端固定在端蓋上，泵浦光座架設(shè)在支架所圍設(shè)的空間內(nèi)。
專利摘要一種激光器聚光腔及帶有該聚光腔的激光頭，玻璃空腔外表面鍍?cè)O(shè)反射層，該反射層為完全反射層或半透半反膜，玻璃空腔由普通玻璃或光學(xué)玻璃制成，反射層外部鍍?cè)O(shè)保護(hù)層；激光頭由端蓋、支撐件、玻璃聚光腔、泵浦光源、激光工作物質(zhì)組成，玻璃聚光腔架設(shè)在支撐件內(nèi)，支撐件的前、后兩端與端蓋連接，激光工作物質(zhì)貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔的腔體內(nèi)部，其端部固定在端蓋上，泵浦光源貫通穿設(shè)在玻璃聚光腔的腔體內(nèi)部或鑲嵌在支撐件內(nèi)壁上。本實(shí)用新型聚光腔反射表面不易氧化、污染，壽命長(zhǎng)；激光轉(zhuǎn)換率高；鍍制的半透半反膜，有效將無(wú)用的遠(yuǎn)紅外波段光及紫外波段光濾出，降低工作物質(zhì)熱效應(yīng)；成本低，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便。
文檔編號(hào)H01S3/08GK2648646SQ0327671
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者郭少陵, 曹世忠 申請(qǐng)人:北京光電技術(shù)研究所