專利名稱：一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種泵浦激光器，特別涉及一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器， 屬固體激光器技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
近年來，激光二極管側(cè)面泵浦固體激光器以其效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好等優(yōu)點 得到了廣泛的發(fā)展。而板條激光器是實現(xiàn)高功率激光輸出的一種重要方式。目前，側(cè)面 泵浦板條激光器主要有兩種， 一種是振蕩激光與側(cè)面成小角度掠入射，在一個側(cè)面進行 全反射后通過增益介質(zhì)；另一種方式是振蕩光直線通過增益介質(zhì)，圖l、圖2分別為兩 種側(cè)面泵浦板條激光器結(jié)構(gòu)示意圖。在這兩種側(cè)面泵浦方式中，前者一般采用高摻雜介 質(zhì)，在靠近泵浦入射面較短的距離內(nèi)實現(xiàn)泵浦光的吸收，但泵浦體積與模體積的匹配不 理想；后者因為板條增益介質(zhì)一般寬度遠大于厚度，采用穩(wěn)腔時，在寬度方向上光束質(zhì) 量差；采用非穩(wěn)腔時，在寬度方向泵浦光的不均勻性，也會降低激光器輸出光束的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
在振蕩光直線通過增益介質(zhì)情況下，為了改善激光器寬度方向輸出光束質(zhì)量，本發(fā) 明在現(xiàn)有側(cè)面泵浦板條固體激光器的基礎(chǔ)上，提出了一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條 激光器。諧振腔可采用各種形式的穩(wěn)定腔。泵浦源可以為激光二極管陣列或線陣，當激 光器的泵浦源為激光二極管列陣時，該激光器包括泵浦源(1)、耦合系統(tǒng)(2)、復合 板條增益介質(zhì)(3)、熱沉(4)、輸入鏡(5)輸出鏡(6)。泵浦源發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦 合系統(tǒng)入射到復合板條增益介質(zhì)，復合板條增益介質(zhì)與熱沉相接觸，熱沉通過水循環(huán)冷 卻。其中復合板條增益介質(zhì)摻雜部分的寬度為厚度的0.7-1.5倍，摻雜部分的尺寸范圍 為0.5X0.5X10 mm3—3X3X300 mm3。當激光器的泵浦源為激光二極管線陣時，可 省略耦合系統(tǒng)，即泵浦光直接入射到復合板條增益介質(zhì)上，復合板條增益介質(zhì)摻雜部分 的寬度仍然采用為厚度的0.7-1.5倍，摻雜部分的尺寸范圍仍為0.5X0.5X10mm3—3 X3X300mm3。圖3、圖4為激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光結(jié)構(gòu)示意圖。
3為了獲得更高功率的激光輸出，可將多個激光二極管側(cè)面泵浦復合板條增益介質(zhì)的 激光器采用級連的方式串接起來，各級之間插入相位延遲片(7)，獲得多級激光二極 管側(cè)面泵浦復合板條增益介質(zhì)的激光器。如果激光增益介質(zhì)可線偏振運轉(zhuǎn)，則不需要相 位延遲片進行偏振轉(zhuǎn)變。
本發(fā)明的有益效果在于，采用復合板條增益介質(zhì)作為激光器的工作物質(zhì)，在振蕩光 直線通過增益介質(zhì)情況下，改善了激光器寬度方向的光束質(zhì)量。該結(jié)構(gòu)簡單易行，在中、 高功率輸出要求下采用此種結(jié)構(gòu)的激光器可以獲得高效率、高光束質(zhì)量的激光輸出。


圖l一泵浦光小角度掠入射情況下板條激光器結(jié)構(gòu)示意圖2—泵浦光直接通過增益介質(zhì)情況下板條激光器結(jié)構(gòu)示意圖3—本發(fā)明實施例1中激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器結(jié)構(gòu)主視圖4一本發(fā)明實施例i中激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖5—本發(fā)明實施例2中激光二極管兩側(cè)面泵浦復合板條激光器結(jié)構(gòu)主視圖； 圖6—本發(fā)明實施例2中激光二極管兩側(cè)面泵浦復合板條激光器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖7—本發(fā)明實施例3中多級激光二極管側(cè)面泵浦復合板條增益介質(zhì)激光器結(jié)構(gòu)示 意其中l(wèi)一泵浦源、2—耦合系統(tǒng)、3—復合板條增益介質(zhì)、4一熱沉、5—輸入鏡、6— 輸出鏡、7—相位延遲片。
具體實施方式
下面針對具有上述結(jié)構(gòu)以及由上述結(jié)構(gòu)變形所得到的幾種激光二極管側(cè)面泵浦復 合板條激光器給出實施例說明。
實例h激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器，如圖3、圖4所示，圖3為主視圖， 圖4為泵浦耦合部分側(cè)視圖，激光器由泵浦源(1)、耦合系統(tǒng)(2)、復合板條增益介 質(zhì)(3)、熱沉(4)、輸入鏡(5)輸出鏡(6)六個部分組成。激光增益介質(zhì)為復合板 條結(jié)構(gòu)YAG/Nd:YAG，其中Nd:YAG摻雜濃度1.5%，尺寸為0.8 mm x 0.8 mm x 15 mm;不摻雜激活離子的YAG部分尺寸為0.8 mm x 2.2 mm x 15 mm。激光二極管的輸出光經(jīng) 耦合系統(tǒng)后成一線狀，入射到復合板條晶體。晶體上下兩面由水冷熱沉通過傳導進行冷 卻。諧振腔為平-平穩(wěn)定腔，長度200mm。
實例2:為了能夠注入更多的泵浦功率，提高激光器的輸出功率，在實例l的基礎(chǔ)
上將工作物質(zhì)改為兩端不摻雜種及摻雜的復合板條，得到了如圖5、圖6所示的激光二 極管兩端側(cè)面泵浦復合板條激光器，圖5為主視圖，圖6為泵浦耦合部分側(cè)視圖。激光 器由泵浦源(1)、耦合系統(tǒng)(2)、復合板條激光增益介質(zhì)(3)、熱沉(4)、輸入鏡 (5)輸出鏡(6)六個部分組成。激光增益介質(zhì)為復合板條結(jié)構(gòu)YAG/Nd:YAG/YAG， 其中Nd:YAG摻雜濃度1.5%，尺寸為0.8 mm x 0.8 mm x 15 mm;兩邊不摻雜激活離子 的YAG部分尺寸皆為0.8mmx2.2mmx 15 mm 。激光二極管的輸出光經(jīng)耦合系統(tǒng)后 成一線狀，分別從兩側(cè)入射到復合板條晶體。復合板條晶體上下兩面由水冷熱沉通過傳 導進行冷卻。諧振腔為平-平腔。諧振腔長度200mm。
實例3:為了獲得更高功率的激光輸出，將兩個以上實施例1中激光二極管側(cè)面泵 浦復合板條增益介質(zhì)的激光器采用級聯(lián)的方式串接起來，獲得如圖7所示的多級激光二 極管側(cè)面泵浦復合板條增益介質(zhì)的激光器，其側(cè)視圖參考圖3。激光器由泵浦源(1)、 耦合系統(tǒng)(2)、復合板條激光增益介質(zhì)(3)、熱沉(4)、輸入鏡(5)輸出鏡(6)、 相位延遲片(7)七個部分組成。如果激光增益介質(zhì)可線偏振運轉(zhuǎn)，則不需要相位延遲 片進行偏振轉(zhuǎn)變。兩塊激光增益介質(zhì)皆為復合板條結(jié)構(gòu)YAG/Nd:YAG，其中Nd:YAG 摻雜濃度1.5%，尺寸為0.8 mm x 0.8 mm x 15 mm;不摻雜激活離子的YAG部分尺寸 為0.8 mm x 2.2 mm x 15 mm 。激光二極管的輸出光經(jīng)耦合系統(tǒng)后成一線狀，入射到復 合板條晶體。晶體上下兩面由水冷熱沉通過傳導進行冷卻。諧振腔為平-平穩(wěn)定腔。
以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明， 所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范 圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在 本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器，其特征是當其泵浦源為激光二極管列陣時，該激光器包括泵浦源(1)、耦合系統(tǒng)(2)、復合板條增益介質(zhì)(3)、熱沉(4)、輸入鏡(5)輸出鏡(6)，泵浦源發(fā)出的泵浦光經(jīng)耦合系統(tǒng)入射到復合板條增益介質(zhì)，復合板條增益介質(zhì)與熱沉相接觸，熱沉通過水循環(huán)冷卻，其中復合板條增益介質(zhì)摻雜部分的寬度為厚度的0.7-1.5倍，摻雜部分的尺寸范圍為0.5×0.5×10mm3—3×3×300mm3。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器，其特征 是當激光器的泵浦源為激光二極管線陣時，可省略耦合系統(tǒng)，該激光器結(jié)構(gòu)包括 泵浦源(1)、復合板條增益介質(zhì)(3)、熱沉(4)、輸入鏡(5)輸出鏡(6)，即 泵浦光直接入射到復合板條增益介質(zhì)上，復合板條增益介質(zhì)與熱沉相接觸，熱沉 通過水循環(huán)冷卻，其中復合板條增益介質(zhì)摻雜部分的寬度為厚度的0.7-1.5倍， 摻雜部分的尺寸范圍為0.5 X 0.5 X 10 mm3—3 X 3 X 300 mm3 。
專利摘要本實用新型涉及一種激光二極管側(cè)面泵浦復合板條激光器，屬固體激光器技術(shù)領(lǐng)域。采用復合板條增益介質(zhì)作為激光器的工作物質(zhì)，復合板條增益介質(zhì)摻雜部分的寬度為厚度的0.7-1.5倍，摻雜部分的尺寸范圍為0.5×0.5×10mm³-3×3×300mm³，利用熱沉進行傳導冷卻。振蕩激光直線通過激光增益介質(zhì)有激活離子摻雜的部分。諧振腔可采用各種形式的穩(wěn)定腔。并可通過級聯(lián)，獲得具有更高功率激光輸出的多級激光二極管側(cè)面泵浦復合板條增益介質(zhì)的激光器。在振蕩光直線通過增益介質(zhì)情況下，本實用新型改善了激光器寬度方向的光束質(zhì)量。
文檔編號H01S3/06GK201285988SQ20082010970
公開日2009年8月5日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者何京良, 張懷金, 張恒利, 王艷華, 辛建國, 瑩 閆 申請人:北京理工大學