專利名稱：一種混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種采用水循環(huán)和熱傳導兩種冷卻方式的激光二極管泵浦板條激 光器，屬激光技術領域。
背景技術：
激光二極管泵浦板條激光器是目前獲得高功率、高光束質量激光輸出的一種主要 方式。根據不同的泵浦方式，板條激光器分為端面泵浦、側面泵浦和大面泵浦三種結構。由 于板條增益介質的幾何形狀(厚度遠小于其他兩個方向的尺寸)，通常采用兩個大表面作 為冷卻面以獲得好的冷卻效果，從而實現高功率的激光輸出。因此，在板條激光器中較多的 采用端面或側面泵浦方式來實現通光面和冷卻面的分離，簡化激光器結構。但是由于端面 和側面的面積相比于大面要小，不利于注入高的泵浦光率，同時增益介質對泵浦光的指數 吸收使的增益介質端面附近的熱效應比較嚴重，不利于激光器的功率升級。
發(fā)明內容本實用新型旨在通過采用循環(huán)冷卻液直接冷卻和熱傳導兩種冷卻方式相結合，實 現激光二極管大面泵浦板條增益介質，穩(wěn)定/非穩(wěn)定混合諧振腔的激光器組成結構，實現 高功率、高光束質量的激光輸出，達到激光器功率升級的目的。本實用新型的技術方案本實用新型的混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器(見圖1)。本實用新型包括 泵浦光、聚光腔、玻璃窗口、循環(huán)冷卻液、輸入鏡、板條增益介質、熱沉、輸出鏡；組成關系為 板條增益介質的一個大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環(huán)裝置對熱 沉進行冷卻，增益介質接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射回增益介質內部；另一個大面利 用循環(huán)冷卻液直接進行冷卻。增益介質表面的玻璃窗口和聚光腔可以使泵浦光以很小的損 耗均勻的注入到增益介質的表面。兩個腔鏡構成諧振腔，腔鏡相對于晶體薄片的位置可根 據需要進行調整。所述增益介質為激光晶體或陶瓷，厚度為1 5mm，寬度20 100mm，長度10 40mm ο所述混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器，其諧振腔采用各種形式的穩(wěn)定腔或穩(wěn) 定-非穩(wěn)定的混合腔。由半導體激光器產生的泵浦光通過聚光腔和玻璃窗口入射到增益介質大表面，泵 浦光入射面采用循環(huán)冷卻液直接冷卻，接觸熱沉一面采用熱傳導冷卻，實現了混合冷卻結 構。諧振腔對增益介質產生的信號光不斷放大，從而形成穩(wěn)定的光場分布，獲得高功率高光 束質量的激光輸出。本實用新型的有益效果本實用新型結構簡單，采用循環(huán)冷卻液直接冷卻和熱傳導兩種冷卻方式相結合可 以獲得比單一熱傳導更好的冷卻效果，同時大面泵浦的泵浦方式能夠減小增益介質熱效應的影響和增大泵浦光的分布面積，從而注入更多的泵浦功率，結合混合腔結構，實現高功率 高光束質量的激光輸出。

圖1為混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器結構圖；圖2為混合冷卻激光二極管泵浦負支混合腔板條激光器結構圖；圖3為混合冷卻激光二極管泵浦正支混合腔板條激光器結構圖；其中1-泵浦光、2-聚光腔、3-玻璃窗口、4_循環(huán)冷卻液、5-輸入鏡、6_板條增益 介質、7-熱沉、8-輸出鏡、9-輸出激光、10-凹球面輸入鏡、11-凹球面輸出鏡、12-凸柱面輸 出鏡。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。本實用新型的混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器(見圖1)。本實用新型包括泵 浦光(1)、聚光腔(2)、玻璃窗口 (3)、循環(huán)冷卻液(4)、輸入鏡(5)、板條增益介質(6)、熱沉 (7)、輸出鏡(8)，組成關系為板條增益介質的一個大面用金屬焊接或是光膠等方式固定 在熱沉上，利用水循環(huán)裝置對熱沉進行冷卻，增益介質接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射 回增益介質內部；另一個大面利用循環(huán)冷卻液直接進行冷卻。增益介質表面的玻璃窗口和 聚光腔可以使泵浦光以很小的損耗均勻的注入到增益介質的表面。兩個腔鏡構成諧振腔， 腔鏡相對于晶體薄片的位置可根據需要進行調整。以下實施例中增益模塊均采用上述結構。實施例1板條增益介質5的尺寸為20mmX IOmmX lmm,調整凹球面輸入鏡7、輸出鏡8如圖 2所示的位置。接觸熱沉6的一面(20mmX IOmm)鍍金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為 500mm ；輸出鏡8為凹球面鏡，曲率半徑為350mm，調整輸入鏡7、輸出鏡8位置可以獲得高功 率、高光束質量激光輸出9。實施例2板條增益介質5的尺寸為20mmX IOmmX 1mm，調整凹球面輸入鏡7、輸出鏡10如圖 3所示的位置。接觸熱沉6的一面(20mmX IOmm)鍍金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為 500mm ；輸出鏡10為凸柱鏡，曲率半徑為_350mm，調整輸入鏡7、輸出鏡10位置可以獲得高 功率、高光束質量激光輸出9。實施例3采用尺寸為20mmX IOmmX Imm的板條增益介質5，調整凹球面輸入鏡7、平面輸出 鏡11如圖4所示的位置。腔長為80mm。增益介質5接觸熱沉6的一面QOmmX IOmm)鍍 金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為500mm ；輸出鏡13對振蕩激光的透過率T = 15%，可 以獲得高功率一維平頂激光輸出9。實施例4采用尺寸為IOOmmX 40mmX 5mm的板條增益介質5，調整凹球面輸入鏡7、輸出鏡10 如圖5所示的位置。接觸熱沉6的一面(100mmX40mm)鍍金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為500mm ；輸出鏡10為凸柱面鏡，曲率半徑為_350mm。信號光12從增益介質5的一端入 射，在輸入鏡7和輸出鏡10構成的諧振腔內反復傳播獲得功率放大，從而形成高功率激光 輸出13。 以上所述的具體描述，是對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一 步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本 實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改 進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器，包括泵浦光(1)、聚光腔O)、玻璃窗口 (3)、循環(huán)冷卻液(4)、輸入鏡(5)、板條增益介質(6)、熱沉(7)、輸出鏡(8)八個部分，其特 征在于板條增益介質的一個大面用金屬焊接或是光膠固定在熱沉上；板條增益介質接觸 熱沉的表面鍍金；另一個大面利用循環(huán)冷卻液直接進行冷卻。
2.如權利要求1所述的混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器，所述板條增益介質為激 光晶體或陶瓷，厚度為1 5mm，寬度20 100mm，長度10 40mm。
3.如權利要求1所述的混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器，其特征在于兩個聚光 腔鏡構成諧振腔，諧振腔采用各種形式的穩(wěn)定腔或穩(wěn)定-非穩(wěn)定的混合腔。
專利摘要本實用新型是一種混合冷卻激光二極管泵浦板條激光器，屬激光技術領域。板條增益介質的一個大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環(huán)裝置對熱沉進行冷卻，增益介質接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射回增益介質內部，以保證對泵浦光的充分吸收；另一個大面利用循環(huán)冷卻液直接進行冷卻。所述增益介質為激光晶體或陶瓷，厚度為1～5mm，寬度20～100mm，長度10～40mm。采用采用循環(huán)冷卻液直接冷卻和熱傳導兩種冷卻方式可以獲得比單一熱傳導更好的冷卻效果，同時大面泵浦的泵浦方式能夠減小增益介質熱效應的影響和增大泵浦光的分布面積，從而注入更多的泵浦功率，實現高功率激光輸出。
文檔編號H01S3/04GK201868726SQ20092011004
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權日2009年7月13日
發(fā)明者張恒利, 李靜, 林鑫, 沙鵬飛, 辛建國, 閆瑩 申請人:北京理工大學