專利名稱：端面泵浦的固體激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種端面泵浦的固體激光器，特別涉及一種使用激光二極管泵浦的具有增 益介質(zhì)的固體激光器。
二背景技術(shù)：
端面泵浦的固體激光器屬于本領(lǐng)域熟知的技術(shù)，其中的泵浦光源一般采用的是激光二 極管或者其他合適的泵浦源，固體增益介質(zhì)根據(jù)所需激光的波長(zhǎng)而選用不同的介質(zhì)材料， 像熟知的YAG等晶體都是本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)常采用的，其中增益介質(zhì)的形狀一般都是圓棒 形，或者采用矩形。增益介質(zhì)的周圍設(shè)置有冷卻裝置，包括水冷卻裝置、風(fēng)冷卻裝置以及 其他合適的冷卻裝置。這種傳統(tǒng)的泵浦光源以及增益介質(zhì)的形狀容易產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，就是 在增益介質(zhì)的內(nèi)層和外層之間由于泵浦的不均勻和冷卻的不均勻而產(chǎn)生溫度差，增益介質(zhì) 中存在的這種溫度差會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，例如會(huì)對(duì)增益介質(zhì)本身產(chǎn)生傷害，抑制激光輸出功 率的提高，特別是由于這種溫差還會(huì)在增益介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生折射率差，從而對(duì)于激光運(yùn)行模 式產(chǎn)生影響。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決上述問(wèn)題，提供一種端面泵浦的固體激光器，這種激光器可以 在很大程度上提高泵浦的均勻性，降低增益介質(zhì)的溫度差，從而減小由溫度差而帶來(lái)的各 種影響。
為完成上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種端面泵浦的固體激光器，它包括多個(gè)激光二極管、 一個(gè)圓形凸透鏡、圓臺(tái)形增益 介質(zhì)和設(shè)置在圓臺(tái)形增益介質(zhì)周圍的冷卻裝置；所述的多個(gè)激光二極管以均勻方式排列， 形成一個(gè)圓平面，所述圓形凸透鏡位于圓臺(tái)形增益介質(zhì)與所述多個(gè)激光二極管所形成的圓 平面之間；所述圓形凸透鏡的焦距大于所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)的長(zhǎng)度，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì) 的具有較大面積的截面位于圓形凸透鏡的一側(cè)，該具有較大面積的截面與所述圓形凸透鏡、 所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面相互平行，且所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)的具有較大面積的 截面的直徑與所述圓形凸透鏡的直徑以及所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面的直徑相 等，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)與所述圓形凸透鏡以接觸的方式放置；
從所述圓平面內(nèi)的多個(gè)激光二極管發(fā)出的泵浦光以平行的方式照射到圓形凸透鏡上， 圓形凸透鏡將平行的泵浦光會(huì)聚成一圓錐，所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面的圓心與 圓形凸透鏡的光心以及圓臺(tái)形增益介質(zhì)中心軸線在一條直線上，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)以相 同形狀，相同大小的方式與所述圓錐的一部分完全重合。通過(guò)上述方式對(duì)固體增益介質(zhì)進(jìn)行泵浦可以顯著提高泵浦光的均勻性。首先，由于發(fā) 出泵浦光的多個(gè)激光二極管是以均勻方式排列，形成一個(gè)圓平面，并且所述圓平面的圓心 與圓形凸透鏡的光心以及圓臺(tái)形增益介質(zhì)中心軸線在一條直線上，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)的 具有較大面積的截面與所述圓形凸透鏡、所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面相互平行， 這就保證了經(jīng)過(guò)圓形凸透鏡會(huì)聚以后的泵浦光在任意的截面上都是均勻的，又由于所述圓 臺(tái)形增益介質(zhì)以相同形狀，相同大小的方式與所述圓錐的一部分完全重合，這樣就實(shí)現(xiàn)了 對(duì)增益介質(zhì)的均勻泵浦。其次，由于增益介質(zhì)采用了圓臺(tái)形狀，而泵浦光是以與所述增益 介質(zhì)相同的形狀及大小入射到增益介質(zhì)內(nèi)，這樣就顯著消除了泵浦光隨著向前傳播距離的 增加而導(dǎo)致的能量降低，從而降低了增益介質(zhì)前后端的泵浦不均勻性，因?yàn)殡m然泵浦光隨 著向前傳播距離的增加會(huì)減弱，但是由于泵浦光的截面積也在減小，從而抵消了單位面積 內(nèi)能量的降低?；谏鲜鰞牲c(diǎn)原因，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)激光在增益介質(zhì)內(nèi)部泵浦的均勻性，達(dá)到 了降低內(nèi)部溫差的目的，進(jìn)而減小了由溫度差而對(duì)激光器帶來(lái)的各種影響，延長(zhǎng)了增益介 質(zhì)的使用壽命，提高了激光的輸出功率；抑制了泵浦光在增益介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的折射率差， 使激光運(yùn)行模式始終如一。
四

圖1為本發(fā)明中激光二極管、圓形凸透鏡和圓臺(tái)形增益介質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步描述，以使得本發(fā)明的優(yōu)越性得到更好的體現(xiàn)。 如圖1所示，其中1為由多個(gè)激光二極管以均勻排列的方式所形成的圓平面，2為圓 形凸透鏡，3為圓臺(tái)形固體增益介質(zhì)。圓臺(tái)形增益介質(zhì)3具有較大面積的截面與圓平面1 和圓形凸透鏡2相互平行，且三者的直徑相等。圓臺(tái)形增益介質(zhì)3以與圓形凸透鏡2接觸 的方式放置。其中的虛線表示以平行方式入射的由多個(gè)激光二極管發(fā)出的泵浦光。泵浦光 經(jīng)過(guò)圓形凸透鏡2會(huì)聚以后成為圓錐，該圓錐靠近圓形凸透鏡2 —側(cè)的部分具有與圓臺(tái)形 增益介質(zhì)3完全相同的形狀及大小。并且圓平面1的圓心與圓形凸透鏡2的光心以及圓臺(tái) 形增益介質(zhì)3的中心軸線在一條直線上。這樣就實(shí)現(xiàn)了泵浦光以與圓臺(tái)形增益介質(zhì)3完全 相同的形狀及大小進(jìn)入到圓臺(tái)形增益介質(zhì)內(nèi)部，并且還是以與圓臺(tái)形增益介質(zhì)3完全相同 的形狀及大小在增益介質(zhì)內(nèi)部向前傳播。
在圓臺(tái)形增益介質(zhì)3的具有較大面積的截面上鍍有對(duì)泵浦光透射且對(duì)增益介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生 的激光反射的光學(xué)薄膜，在具有較小面積的截面上鍍有對(duì)增益介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的激光半透半反 的光學(xué)薄膜，以此來(lái)形成諧振腔，其中具有較小面積的截面上的光學(xué)薄膜的反射率可根據(jù) 輸出激光的需要進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.、一種端面泵浦的固體激光器，它包括多個(gè)激光二極管、一個(gè)圓形凸透鏡(2)、增益介質(zhì)和設(shè)置在增益介質(zhì)周圍的冷卻裝置；其特征在于所述的增益介質(zhì)為圓臺(tái)形；所述的多個(gè)激光二極管以均勻方式排列，形成一個(gè)圓平面(1)；所述圓形凸透鏡(2)位于圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)與所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面(1)之間；所述圓形凸透鏡(2)的焦距大于所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)的長(zhǎng)度，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)的具有較大面積的截面位于圓形凸透鏡(2)的一側(cè)，該具有較大面積的截面與所述圓形凸透鏡(2)、所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面(1)相互平行，且所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)的具有較大面積的截面的直徑與所述圓形凸透鏡(2)的直徑以及所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面(1)的直徑相等；所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)與所述圓形凸透鏡(2)以接觸的方式放置；從所述圓平面(1)內(nèi)的多個(gè)激光二極管發(fā)出的泵浦光以平行的方式照射到圓形凸透鏡(2)上，圓形凸透鏡(2)將平行的泵浦光會(huì)聚成一圓錐，所述多個(gè)激光二極管所形成的圓平面(1)的圓心與圓形凸透鏡(2)的光心以及圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)中心軸線在一條直線上，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)以相同形狀，相同大小的方式與所述圓錐的一部分完全重合。
2. 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的端面泵浦的固體激光器，其特征在于所述圓臺(tái)形增益介 質(zhì)(3)的具有較大面積的截面上鍍有對(duì)泵浦光透射且對(duì)增益介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的激光反射的光學(xué)薄膜，所述圓臺(tái)形增益介質(zhì)(3)的具有較小面積的截面上鍍有對(duì)增益介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的激光半透半 反的光學(xué)薄膜。
3. 、根據(jù)權(quán)利要求2所述的端面泵浦的固體激光器，其特征在于所述圓臺(tái)形增益介 質(zhì)(3)的具有較小面積的截面上的光學(xué)薄膜的反射率可根據(jù)輸出激光的需要調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種端面泵浦的固體激光器，它包括多個(gè)激光二極管，一個(gè)圓形凸透鏡、圓臺(tái)形增益介質(zhì)和設(shè)置在圓臺(tái)形增益介質(zhì)周圍的冷卻裝置；多個(gè)激光二極管以均勻方式排列，形成一個(gè)圓平面，圓形凸透鏡位于圓臺(tái)形增益介質(zhì)與圓平面之間，圓形凸透鏡的焦距大于增益介質(zhì)的長(zhǎng)度，增益介質(zhì)的具有較大面積的截面位于圓形凸透鏡的一側(cè)，該較大面積的截面與圓形凸透鏡和圓平面相互平行，且三者的直徑相等，圓臺(tái)形增益介質(zhì)與圓形凸透鏡以接觸的方式放置。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了整個(gè)激光在增益介質(zhì)內(nèi)部泵浦的均勻性，達(dá)到了減小內(nèi)部溫差的目的，降低了由溫度差而對(duì)激光器帶來(lái)的各種影響，延長(zhǎng)了增益介質(zhì)的使用壽命，提高了激光的輸出功率；抑制了泵浦光在增益介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的折射率差，使激光運(yùn)行模式始終如一。
文檔編號(hào)H01S3/16GK101673918SQ20091014318
公開(kāi)日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者芝 任, 張曉宏, 李松濤, 閆占元 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)