專利名稱：一種薄片式全固態(tài)激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種薄片式全固態(tài)激光器，特別是一種采用矩形薄片作為工作物
質(zhì)并且采用斜入射側(cè)面泵浦方式的薄片式全固態(tài)激光器。
背景技術(shù)：
薄片式全固態(tài)激光器是獲得高功率高效率高光束質(zhì)量激光光束輸出的一種全固 態(tài)激光器件，在高功率固體激光器領(lǐng)域內(nèi)占有重要的地位。這種激光器一般采用直徑幾毫 米，厚度為100 500微米的激光晶體作為工作物質(zhì)，并將其通過(guò)金屬銦焊接或是光膠等方 式固定在熱沉上，以達(dá)到良好的冷卻效果。目前單個(gè)薄片的薄片式全固態(tài)激光器的連續(xù)輸 出功率已經(jīng)突破5KW。現(xiàn)有的薄片式全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)如圖l所示，泵浦光斜入射到薄片增 益介質(zhì)，所選用薄片增益介質(zhì)為圓形，為了獲得高功率的激光輸出， 一種有效途徑是增加薄 片增益介質(zhì)的直徑，也就是增大薄片增益介質(zhì)的體積。但是為了保證輸出激光的光束質(zhì)量， 在增加薄片增益介質(zhì)直徑的同時(shí)還必須增加激光器諧振腔的腔長(zhǎng)，從而增加了整個(gè)激光器 的體積。因此，采用圓形薄片的薄片式全固態(tài)激光器在功率升級(jí)方面有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的是為了提供一種在功率升級(jí)時(shí)不增加激光器體 積的薄片式全固態(tài)激光器。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是在功率升級(jí)的同時(shí)還要保證激光光 束的質(zhì)量。 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于包括 起冷卻作用的熱沉、薄片增益介質(zhì)、泵浦源和諧振腔鏡；薄片增益介質(zhì)是矩形薄片，薄片增 益介質(zhì)厚度方向上有第一端面和第二端面，第一端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高反膜并且 固定在熱沉上，第二端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高透膜，泵浦源產(chǎn)生的泵浦光從薄片增 益介質(zhì)的側(cè)面斜入射進(jìn)入薄片增益介質(zhì)；諧振腔鏡相對(duì)于薄片增益介質(zhì)的位置能夠調(diào)整， 以便產(chǎn)生激光；所述高反膜和諧振腔鏡構(gòu)成諧振腔。 薄片增益介質(zhì)的厚度為0. 1 5mm，寬度為1 50mm，長(zhǎng)度為5 500mm。 諧振腔可以采用穩(wěn)定諧振腔，也可以采用在薄片增益介質(zhì)長(zhǎng)度方向上的穩(wěn)定_非
穩(wěn)定混合諧振腔。 第二端面鍍對(duì)泵浦光和振蕩光的高透膜，主要目的是減小振蕩光的損耗。 薄片增益介質(zhì)可以由單一摻雜激光晶體制成，也可以由復(fù)合激光晶體制成。薄片
增益介質(zhì)的第一端面通過(guò)金屬銦焊接或者光膠固定在熱沉上。 本實(shí)用新型的還可以包括控制熱沉溫度的水循環(huán)系統(tǒng)。 有益效果采用矩形薄片增益介質(zhì)，可以通過(guò)在矩形薄片增益介質(zhì)的長(zhǎng)度方向上 擴(kuò)展增益介質(zhì)的尺寸達(dá)到增加增益體積的目的，克服了采用圓形薄片增益介質(zhì)的全固態(tài)激 光器功率升級(jí)時(shí)的缺點(diǎn)。另外，為了保證激光光束質(zhì)量，可在矩形薄片增益介質(zhì)的長(zhǎng)度方向 上采用穩(wěn)定-非穩(wěn)定混合諧振腔，這樣的結(jié)構(gòu)，可以在不增加激光器體積和保證光束質(zhì)量
3的前提下，通過(guò)增加薄片增益介質(zhì)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的提高，更有效地實(shí)現(xiàn)激光器的功率 升級(jí)。本實(shí)用新型的還采用了控制熱沉溫度的水循環(huán)系統(tǒng)，更有效地實(shí)現(xiàn)薄片增益介質(zhì)的 冷卻。

圖1是圓形薄片式全固態(tài)激光器機(jī)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，其中 1-熱沉、2_焊接劑、3_圓形薄片增益介質(zhì)、4_泵浦光、5_輸出光束、6_諧振腔鏡； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1中全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中l(wèi)l-熱沉、12-單一 摻雜的矩形薄片增益介質(zhì)、13_泵浦光、14_諧振腔鏡、16-輸出光束； 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2中全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中21-熱沉、22-復(fù)合 矩形薄片增益介質(zhì)、23-泵浦光、24-諧振腔鏡、26-輸出光束； 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例3中全固態(tài)激光器結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)是 俯視圖，其中31-熱沉、32-單一摻雜的矩形薄片增益介質(zhì)、33-泵浦源、34-左諧振腔鏡、 35-右諧振腔鏡、36-輸出光束、37-泵浦光；
具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面舉具體實(shí)施例，對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 實(shí)施例1 :薄片式全固態(tài)激光器采用單一摻雜矩形薄片增益介質(zhì)、側(cè)面面斜入射 泵浦方式和穩(wěn)定諧振腔。如圖2所示，實(shí)施例1中薄片式全固態(tài)激光器包括起冷卻作用的 熱沉11、單一摻雜的矩形薄片增益介質(zhì)12、泵浦源(圖中未畫出)和諧振腔鏡14。薄片增 益介質(zhì)12采用單一摻雜的Nd:YV04晶體，摻雜濃度1%，尺寸為0. 3mmX3mmX16mm。薄片 增益介質(zhì)12厚度方向上有第一端面和第二端面，第一端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高反 膜并且通過(guò)金屬銦焊接或者光膠等方式固定在熱沉11上，第二端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩 光的高透膜，泵浦源產(chǎn)生的泵浦光13從薄片增益介質(zhì)12的側(cè)面斜入射進(jìn)入薄片增益介質(zhì) 12。諧振腔鏡14和薄片增益介質(zhì)12第一端面上鍍的高反膜構(gòu)成穩(wěn)定諧振腔。諧振腔鏡14 相對(duì)于薄片增益介質(zhì)12的位置能夠調(diào)整，以便產(chǎn)生激光，產(chǎn)生的激光透射過(guò)諧振腔鏡14輸 出。 實(shí)施例2 :薄片式全固態(tài)激光器采用復(fù)合矩形薄片增益介質(zhì)、側(cè)面面斜入射泵浦 方式和穩(wěn)定諧振腔。如圖3所示，實(shí)施例2中薄片式全固態(tài)激光器包括起冷卻作用的熱沉 21、復(fù)合矩形薄片增益介質(zhì)22、泵浦源(圖中未畫出)、諧振腔鏡24。為了降低熱效應(yīng)對(duì)輸 出光束的影響，獲得更高功率的輸出激光，將實(shí)施例1中的單一摻雜矩形薄片增益介質(zhì)12 替換為復(fù)合矩形薄片增益介質(zhì)22，復(fù)合矩形增益介質(zhì)22由Nd:YV04/YV04晶體制成，其中， Nd:YV04的摻雜濃度為1%、尺寸為0. 3mmX3mmX 16mm， YV04的尺寸為2. 2mmX3mmX 16mm。 薄片增益介質(zhì)22厚度方向上有第一端面和第二端面，第一端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的 高反膜并且通過(guò)金屬銦焊接或者光膠等方式固定在熱沉21上，第二端面鍍有對(duì)泵浦光和 振蕩光的高透膜，泵浦源產(chǎn)生的泵浦光23從薄片增益介質(zhì)22的側(cè)面斜入射進(jìn)入薄片增益 介質(zhì)22。諧振腔鏡24和薄片增益介質(zhì)22第一端面上鍍的高反膜構(gòu)成穩(wěn)定諧振腔；諧振腔 鏡24相對(duì)于薄片增益介質(zhì)22的位置能夠調(diào)整，以便產(chǎn)生激光，產(chǎn)生的激光透射過(guò)諧振腔鏡24輸出。 實(shí)施例3 :薄片式全固態(tài)激光器采用復(fù)合矩形薄片增益介質(zhì)、側(cè)面面斜入射泵浦 方式和穩(wěn)定_非穩(wěn)定混合諧振腔。為了提高輸出激光的光束質(zhì)量，可在矩形薄片增益介質(zhì) 的長(zhǎng)度方向上采用穩(wěn)定-非穩(wěn)定混合諧振腔的諧振腔結(jié)構(gòu)。如圖4所示，實(shí)施例3中薄片式 全固態(tài)激光器包括起冷卻作用的熱沉31、復(fù)合矩形薄片增益介質(zhì)32、泵浦源33、諧振腔鏡， 諧振腔鏡包括左諧振腔鏡34和右諧振腔鏡35。薄片增益介質(zhì)32厚度方向上有第一端面和 第二端面，第一端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高反膜并且通過(guò)金屬銦焊接或者光膠等方式 固定在熱沉31上，第二端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高透膜，泵浦源產(chǎn)生的泵浦光33從薄 片增益介質(zhì)32的側(cè)面斜入射進(jìn)入薄片增益介質(zhì)12。在薄片增益介質(zhì)33長(zhǎng)度方向上，由左 諧振腔鏡34、右諧振腔鏡35和薄片增益介質(zhì)32第一端面上鍍的高反膜構(gòu)成穩(wěn)定_非穩(wěn)定 混合諧振腔，左諧振腔鏡34和右諧振腔鏡35相對(duì)于薄片增益介質(zhì)32的位置能夠調(diào)整，以 便產(chǎn)生激光，產(chǎn)生的激光從右諧振腔鏡35的側(cè)面輸出。其它部件與實(shí)施例1相同。 此外，本實(shí)用新型還可以包括控制熱沉溫度的水循環(huán)系統(tǒng)，更有效地實(shí)現(xiàn)薄片增 益介質(zhì)的冷卻。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于包括起冷卻作用的熱沉、薄片增益介質(zhì)、泵浦源和諧振腔鏡；薄片增益介質(zhì)是矩形薄片，薄片增益介質(zhì)厚度方向上有第一端面和第二端面，第一端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高反膜并且固定在熱沉上，第二端面鍍有對(duì)振蕩光的高透膜，泵浦源產(chǎn)生的泵浦光從薄片增益介質(zhì)的側(cè)面斜入射進(jìn)入薄片增益介質(zhì)；諧振腔鏡相對(duì)于薄片增益介質(zhì)的位置能夠調(diào)整，以便產(chǎn)生激光；所述高反膜和諧振腔鏡構(gòu)成諧振腔。
2. 如權(quán)利要求1所述的薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于薄片增益介質(zhì)的厚度為 0. 1 5mm，寬度為1 50mm，長(zhǎng)度為5 500mm。
3. 如權(quán)利要求1所述的薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于所述諧振腔是穩(wěn)定諧振腔， 或者是在薄片增益介質(zhì)長(zhǎng)度方向上的穩(wěn)定_非穩(wěn)定混合諧振腔。
4. 如權(quán)利要求1所述的薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于薄片增益介質(zhì)由單一摻雜 激光晶體或者復(fù)合激光晶體制成。
5. 如權(quán)利要求1所述的薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于薄片增益介質(zhì)的第一端面通過(guò)金屬銦焊接或者光膠固定在熱沉上。
6. 如權(quán)利要求1所述的薄片式全固態(tài)激光器，其特征在于還包括控制熱沉溫度的水循環(huán)系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種薄片式全固態(tài)激光器，包括熱沉、薄片增益介質(zhì)、泵浦源和諧振腔鏡；薄片增益介質(zhì)是矩形薄片，薄片增益介質(zhì)厚度方向上有第一端面和第二端面，第一端面鍍有對(duì)泵浦光和振蕩光的高反膜并且固定在熱沉上，第二端面鍍有對(duì)振蕩光的高透膜，泵浦源產(chǎn)生的泵浦光從薄片增益介質(zhì)的側(cè)面斜入射進(jìn)入薄片增益介質(zhì)；諧振腔鏡相對(duì)于薄片增益介質(zhì)的位置能夠調(diào)整，以便產(chǎn)生激光；所述高反膜和諧振腔鏡構(gòu)成諧振腔。本實(shí)用新型在不增加激光器體積和保證光束質(zhì)量的前提下，可以通過(guò)增加薄片增益介質(zhì)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的提高。
文檔編號(hào)H01S3/042GK201466461SQ20082017901
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者張恒利, 辛建國(guó), 邢冀川, 閆瑩 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)