專利名稱：高綜合性能激光晶體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及固體激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
摻釹、釔石榴石系列激光晶體具有優(yōu)良的激光及物理化學(xué)性質(zhì)，是目前 應(yīng)用最為廣泛的固體激光增益介質(zhì)。由于該類晶體的量子效率小，非輻射躍遷 產(chǎn)生的大量熱量在增益介質(zhì)中進(jìn)行傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)，從而降低激光
效率及激光光束質(zhì)量；特別在高平均功率固體激光器中表現(xiàn)更突出。
為了彌補(bǔ)或減少這種熱效應(yīng)，1998年R.. Weber等人提出在Nd:YAG激光棒兩端 熱鍵合純YAG晶體的復(fù)合結(jié)構(gòu)；2002年D. Ehrentraut等人報(bào)道了用改進(jìn)的提拉法 在純的YAG管內(nèi)部生長(zhǎng)Yb摻雜的YAG(Journal of Crystal Growth第242期，2002 年第375頁(yè))；2003年徐軍等人提出電阻加熱外延生長(zhǎng)復(fù)合YAG/Nd: YAG/YAG，純 YAG晶體不吸收泵浦光或振蕩光，可以有效冷卻增益介質(zhì)，減少熱效應(yīng)和熱透鏡 效應(yīng)；然而，采用上述現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合激光材料，有明顯的缺點(diǎn)(1)通過(guò)熱鍵 合而成的復(fù)合激光材料，由于純晶體與摻雜晶體間存在明顯的分界，光損耗大； 如長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，鍵合面處易變形，反而會(huì)降低激光輸出和激光的光束質(zhì)量；技 術(shù)重復(fù)性較低，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高；(2)采用改進(jìn)提拉法、電阻加熱外 延生長(zhǎng)法等生長(zhǎng)的復(fù)合晶體，晶體質(zhì)量差，存在大量氣泡和包裹物等缺陷，重 復(fù)性低，至今未在器件中獲得實(shí)際應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種高綜合性能激光晶體，它很好地解決了 高平均功率(KW級(jí)以上)固體激光器中激光晶體的散熱問(wèn)題；同時(shí)改善了激光 光束質(zhì)量，提高了效率；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低，適合批量生產(chǎn)的高綜合性 能激光晶體。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種高綜合性能激光晶體，包括棒狀激光晶體， 棒狀激光晶體兩端圓柱表面設(shè)有高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)的涂敷層，該涂敷層自端 面起的軸向長(zhǎng)度為5 10mm，涂敷層厚度為0.01 0.2mm，棒狀激光晶體上非涂 敷的部分圓柱表面呈螺紋或均勻分布的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中，螺紋或環(huán)形結(jié)構(gòu)間距
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°咖￡ .0 S0 .0 ^盈凝'咖0 .S S '0 g Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任意一種基質(zhì)的棒狀激光晶體1，棒狀 激光晶體1兩端圓柱表面設(shè)有高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)的涂敷層2，該涂敷層2的 自端面起的軸向長(zhǎng)度L為5 10ram，涂敷層2厚度H為0. 01 0. 2mm，棒狀激光 晶體上非涂敷的部分圓柱表面呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中，環(huán)形結(jié)構(gòu)間距1為0. 2 3. Oram， 深度h為0. 05 0. 3mm。本實(shí)施例的高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)采用銅。 實(shí)施例3
一種高綜合性能激光晶體，包括含有Nd:YAG、 (Nd， Ce):YAG、 (Nd， Ce，Tb):YAG 、 (Cr, Tm， Ho): YAG、 (Tm，Ho):YAG 、 Ho:YAG 、 Er:YAG 、 Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任意一種基質(zhì)的棒狀激光晶體1，棒狀激光晶體1 兩端圓柱表面設(shè)有高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)的涂敷層2，該涂敷層2的自端面起的 軸向長(zhǎng)度L為10mm，涂敷層2厚度H為0. 2咖，棒狀激光晶體上非涂敷的部分 圓柱表面呈螺紋結(jié)構(gòu)，其中，螺紋間距l(xiāng)為3.0mm，深度h為0.3mm，本實(shí)施例的 高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)采用銀。本實(shí)施例的高綜合性能激光晶體結(jié)構(gòu)同

圖1、圖2 所示。 實(shí)施例4
一種高綜合性能激光晶體，包括含有NNd:YAG、 (Nd， Ce) :YAG、 (Nd， Ce，Tb):YAG 、 (Cr, Tm， Ho) :YAG、 (Tm，Ho):YAG 、 Ho:YAG 、 Er:YAG 、 Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任意一種基質(zhì)的棒狀激光晶體1 ，棒狀激光晶體1 兩端圓柱表面設(shè)有高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)的涂敷層2,該涂敷層2的自端面起的 軸向長(zhǎng)度L為5mm，涂敷層2厚度H為0. Olram，棒狀激光晶體上非涂敷的部分 圓柱表面呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中，環(huán)形結(jié)構(gòu)間距1為0. 2mm，深度h為0.05im，本實(shí) 施例的高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)采用金剛石。本實(shí)施例的高綜合性能激光晶體結(jié)構(gòu)同 圖3、圖4所示。
需要說(shuō)明的是雖然上述實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，但本 實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述實(shí)施例中不經(jīng)過(guò)創(chuàng) 造性勞動(dòng)就可以想到的替換結(jié)構(gòu)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種高綜合性能激光晶體，包括棒狀激光晶體(1)，其特征在于棒狀激光晶體(1)兩端圓柱表面設(shè)有高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)的涂敷層(2)，該涂敷層(2)白端面起的軸向長(zhǎng)度為5～10mm，涂敷層(2)厚度為0.01～0.2mm，棒狀激光晶體上非涂敷的部分圓柱表面呈螺紋或均勻分布的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中，螺紋或環(huán)形結(jié)構(gòu)間距為0.2～3.0mm，深度為0.05～0.3mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高綜合性能激光晶體，其特征在于所述棒狀激光晶 體(1)包含Nd:YAG、 (Nd， Ce) :YAG、 (Nd， Ce，Tb):YAG 、 (Cr， Tm， Ho) :YAG、 (Tm，Ho):YAG 、 Ho:YAG 、 Er:YAG 、 Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任 意一種基質(zhì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高綜合性能激光晶體，其特征在于所述高導(dǎo)熱 率散熱物質(zhì)為金、銀、銅或金剛石。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高綜合性能激光晶體，屬于固體激光技術(shù)領(lǐng)域，包括棒狀激光晶體，該棒狀激光晶體兩端圓柱表面設(shè)有高導(dǎo)熱率散熱物質(zhì)的涂敷層，棒狀激光晶體上非涂敷的部分圓柱表面呈螺紋或均勻分布的環(huán)形結(jié)構(gòu)；本實(shí)用新型克服了水冷卻中的湍流，并解決了未經(jīng)水冷卻部分的冷卻問(wèn)題，同時(shí)增加了激光晶體的表面積，因此大大改善了激光晶體的散熱，提高了泵浦的均勻性和光束質(zhì)量；經(jīng)試驗(yàn)，在同等條件下，采用本實(shí)用新型高綜合性能激光晶體的激光輸出功率提高約15％，熱性能改善20％以上，實(shí)現(xiàn)了高密度均勻泵浦無(wú)損傷。
文檔編號(hào)H01S3/16GK201194309SQ200820063020
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者劉玉清, 周世斌, 彭欽軍, 湯海濤 申請(qǐng)人:成都東駿激光有限責(zé)任公司