專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于固體激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔。
背景技術(shù)：
固體激光器的抽運(yùn)方式分為L(zhǎng)D抽運(yùn)和閃光燈抽運(yùn)，半導(dǎo)體抽運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)同比燈泵具有抽運(yùn)轉(zhuǎn)化效率高，體積小，功耗低，冷卻壓力小等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于需要峰值功率高，特別是需要巨大單脈沖能量抽運(yùn)，重復(fù)頻率比較低(如幾百赫茲以下的情況下)，或者是環(huán)境電磁干擾嚴(yán)重、環(huán)境空氣粉塵較多、環(huán)境溫度受外界溫度影響比較大的情況下，閃光燈抽運(yùn)無(wú)疑是更具備比較優(yōu)勢(shì)。高功率激光輸出的實(shí)現(xiàn)和獲得，首先要保障設(shè)計(jì)合理的泵浦幾何結(jié)構(gòu)， 使更多的燈參與泵浦，以提供給激光工作物質(zhì)更多的能量；同時(shí)，由于在高放電載荷下，閃光燈本身相當(dāng)于一個(gè)黑體，所以泵浦幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，要讓盡可能多的能量落到激光晶體棒上而不是被燈這個(gè)“黑體”吸收?？梢?jiàn)，激光聚光腔的泵浦幾何設(shè)計(jì)，是高功率脈沖激光器設(shè)計(jì)的核心，對(duì)于高功率固體激光器，比如平均功率千瓦以上的聚光腔，既要實(shí)現(xiàn)高傳輸效率、耐高溫、同時(shí)要兼顧泵浦均勻。傳統(tǒng)的鏡像腔很難滿足要求，參考《大整圓金屬聚光腔》 (實(shí)用新型專(zhuān)利，CN2356438Y)，《全新冷卻方式雙橢圓泵浦腔的實(shí)驗(yàn)研究》(應(yīng)用激光，1994 年12月，第14卷第6期)都遇到泵浦能量供給受限，同時(shí)均勻性不好等問(wèn)題，而采用普通的陶瓷腔或漫反射粉的腔結(jié)構(gòu)，一定程度上只是解決了泵浦均勻性的問(wèn)題，對(duì)于抽運(yùn)能力的補(bǔ)強(qiáng)和抽運(yùn)效率的改善都存在著無(wú)法克服的缺陷，漫反腔結(jié)構(gòu)參考《激光器玻璃聚光腔及其加工方法》(發(fā)明專(zhuān)利，北京光電技術(shù)研究所，CN1585214A)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服目前高功率脈沖激光器聚光腔設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的通過(guò)增加閃光燈數(shù)以保證在閃光燈合理載荷下增加總泵浦注入能量，由于閃光燈互相照射的燈黑體自吸收造成的有效泵浦效率下降或均勻性差的不足，采用在陶瓷內(nèi)表面結(jié)構(gòu)直接增加擋角的辦法，使閃光燈放電時(shí)發(fā)出的光主要都照射到激光晶體棒上，減少照射到其他閃光燈上的幾率，以保障在高功率激光泵浦時(shí)，實(shí)現(xiàn)多燈高效率泵浦，以最大程度的實(shí)現(xiàn)激光器的更高功率輸出，并節(jié)約成本，提高效率。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，如圖2所示，其包括一陶瓷腔體1 ；所述陶瓷腔體1具有一前后通透的多面柱形內(nèi)腔；所述多面柱形內(nèi)腔的每一內(nèi)表面上設(shè)有一向陶瓷腔體ι中心漸縮并相交的擋角4 ；所述多面柱形內(nèi)腔的縱截面呈花瓣形狀截面；擋角4呈尖角狀(如圖1所示)；涂覆于所述多面柱形內(nèi)腔內(nèi)表面之上的陶瓷反光釉層3 ；放置于所述陶瓷腔體1的多面柱形內(nèi)腔中軸線的一激光晶體棒5 ；[0009]呈空間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)排布于所述陶瓷腔體1的多面柱形內(nèi)腔中所述激光晶體棒5外圍的N支閃光燈2 ；所述閃光燈2位于相鄰的兩擋角4之間；所述N為3 30的正整數(shù)；所述擋角4的對(duì)稱(chēng)中心線與相鄰的二支閃光燈2軸線連線垂直；所述擋角4的頂角與所述激光晶體棒5相距1 2mm ；所述擋角4為10° 160°的尖角；所述擋角4的數(shù)目與閃光燈2的數(shù)目相等；所述多面柱形內(nèi)腔的前后表面分別蓋有不透明蓋板，所述多面柱形內(nèi)腔內(nèi)裝有冷卻水6。所述多面柱形內(nèi)腔的內(nèi)表面之間設(shè)有倒角面。所述激光晶體棒5的軸線和閃光燈2的軸線之間的連接線垂直所述倒角面。所述倒角面的縱截面尺寸為閃光燈燈管內(nèi)徑的0. 5倍 1. 5倍。所述激光晶體棒5為圓柱體，圓柱體的兩圓形端面經(jīng)拋光，其上鍍有對(duì)激光器工作波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的增透膜。所述的陶瓷腔體1外形為多面柱體或圓柱體。所述多面柱體為三角形柱體、長(zhǎng)方體或正方體。本實(shí)用新型的多面柱形內(nèi)腔內(nèi)表面上的陶瓷反光釉層3相對(duì)于激光晶體棒5也是空間對(duì)稱(chēng)；閃光燈2發(fā)出的光既可以直接照射激光晶體棒5，也可以經(jīng)陶瓷反光釉3反射后照射激光晶體棒5，但閃光燈之間由于擋角4的存在，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)照。所述閃光燈總數(shù)為N支(N為3 30的正整數(shù))，則每支閃光燈輻照在激光晶體棒側(cè)表面上的照射區(qū)域?yàn)榧す饩w棒總泵浦長(zhǎng)度的側(cè)面表面積的1/N。每支燈的直接照射只對(duì)自己近鄰的激光晶體棒部分有貢獻(xiàn)，對(duì)其它燈近鄰的激光晶體棒部分幾乎沒(méi)有貢獻(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抽運(yùn)效率高，泵浦均勻性好，減少閃光燈互相照射造成的自吸收損耗等優(yōu)點(diǎn)；可用于各種大功率脈沖燈泵激光器、激光放大器中。

圖1為陶瓷腔體1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔(實(shí)施例1)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例2中的陶瓷腔體1的結(jié)構(gòu)示意圖；其中陶瓷腔體1 閃光燈2陶瓷反光釉3擋角4激光晶體棒5 冷卻水具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型實(shí)施例1 制作圖2所示的用于高功率脈沖激光器的多燈泵浦漫反射聚光腔在本實(shí)施例中閃光燈2的數(shù)目為4 ；本實(shí)施例的用于高功率脈沖激光器的多燈泵浦漫反射聚光腔，如圖2所示，其包括一陶瓷腔體1 ；所述陶瓷腔體1如圖1所示，其外形為正四方體，其內(nèi)的多面柱形內(nèi)腔的縱截面四方形；四方形內(nèi)腔的四個(gè)內(nèi)表面上的分別設(shè)有向陶瓷腔體1中心漸縮并相交的擋角4 ；該四方形內(nèi)腔的縱截面呈花瓣形狀截面，擋角4呈尖角狀；該四方形內(nèi)腔的內(nèi)表面上分別涂有陶瓷反光釉層3。該四方形內(nèi)腔的內(nèi)表面連接處設(shè)有倒角；陶瓷腔體1內(nèi)的該四方形內(nèi)腔的界面為帶有擋角4的花瓣形狀，擋角4的對(duì)稱(chēng)中心線和每相鄰的兩支閃光燈2軸線連線垂直，擋角頂角和激光晶體棒相距1 2mm均可； 擋角4為防止閃光燈2之間光線互照，擋角的形狀可以是如圖1所示的尖角形，角度范圍在 10度到160度之間都可以。擋角4的數(shù)目和燈2的數(shù)目相等(本實(shí)施例均為4個(gè))；每支閃光燈2放置在相鄰的擋角間，如圖2;聚光腔內(nèi)腔(陶瓷腔體1內(nèi)的該四方形內(nèi)腔)的中心軸線放置激光晶體棒5 ；聚光腔內(nèi)輪廓在激光晶體棒5的軸線和閃光燈2軸線的連接線附近倒角，以減少內(nèi)反射面的表面積，從而達(dá)到減少閃光燈的表面彈射漫反次數(shù)，提高聚光效率，倒角尺寸可以是閃光燈2的內(nèi)徑的0. 5倍 1. 5倍之間。實(shí)施例2參照?qǐng)D3，制作用于高功率脈沖激光器的4燈泵浦漫反射聚光腔；陶瓷腔體1的的多面柱形內(nèi)腔由八段相同的圓弧組成，每相鄰的兩條圓弧同離激光晶體棒4近的交點(diǎn)成為擋角4，擋角4的存在可以防止閃光燈之間光線互照；圓弧和閃光燈最近處的距離大于2mm 為宜，以保障有足夠流速的冷卻水可以流過(guò)，圓弧的半徑和長(zhǎng)度以能包裹住閃光燈的前提下，越短越好，以減少聚光腔內(nèi)(陶瓷腔體1內(nèi)的該四方形內(nèi)腔)反射面的表面積，從而達(dá)到減少閃光燈的表面彈射漫反次數(shù)，提高聚光效率。本實(shí)施例的圓弧面上涂有陶瓷反光釉 3 ；激光晶體棒5及閃光燈2的布置于實(shí)施例1相同，在此不再贅述。上述實(shí)施例僅給出了 4支閃光燈例子，本行業(yè)普通技術(shù)人員完全可以根據(jù)上述實(shí)施例做出3 30支閃光燈的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，在此不再一一贅述。
權(quán)利要求1.一種用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，其包括 一陶瓷腔體⑴；所述陶瓷腔體(1)具有一前后通透的多面柱形內(nèi)腔；所述多面柱形內(nèi)腔的每一內(nèi)表面上設(shè)有一向陶瓷腔體(1)中心漸縮并相交的擋角(4)；所述多面柱形內(nèi)腔的縱截面呈花瓣形狀截面；涂覆于所述多面柱形內(nèi)腔內(nèi)表面之上的陶瓷反光釉層(3)； 放置于所述陶瓷腔體(1)的多面柱形內(nèi)腔中軸線的一激光晶體棒(5)； 呈空間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)排布于所述陶瓷腔體(1)的多面柱形內(nèi)腔中所述激光晶體棒( 外圍的N支閃光燈⑵；所述閃光燈(2)位于相鄰的兩擋角⑷之間；所述N為3 30的正整數(shù)；所述擋角(4)的對(duì)稱(chēng)中心線與相鄰的二支閃光燈(2)軸線連線垂直； 所述擋角(4)的頂角與所述激光晶體棒(5)相距1 2mm ； 所述擋角⑷為10° 160°的尖角； 所述擋角⑷的數(shù)目與閃光燈⑵的數(shù)目相等；所述多面柱形內(nèi)腔的前后表面分別蓋有不透明蓋板，所述多面柱形內(nèi)腔內(nèi)裝有冷卻水(6)。
2.按權(quán)利要求1所述的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，所述多面柱形內(nèi)腔的內(nèi)表面之間設(shè)有倒角面。
3.按權(quán)利要求2所述的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，所述激光晶體棒(5)的軸線和閃光燈O)的軸線之間的連接線垂直所述倒角面。
4.按權(quán)利要求2或3所述的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，所述倒角面的縱截面尺寸為閃光燈燈管內(nèi)徑的0. 5倍 1. 5倍。
5.按權(quán)利要求1所述的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，所述激光晶體棒( 為圓柱體，圓柱體的兩圓形端面經(jīng)拋光，其上鍍有對(duì)激光器工作波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的增透膜。
6.按權(quán)利要求1所述的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，所述的陶瓷腔體(1)外形為多面柱體或圓柱體。
7.按權(quán)利要求1所述的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其特征在于，所述多面柱體為三角形柱體、長(zhǎng)方體或正方體等。
專(zhuān)利摘要一種用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，其包括一具有前后通透的多面柱形內(nèi)腔的陶瓷腔體；每一內(nèi)表面上設(shè)一向陶瓷腔體中心漸縮并相交的擋角；涂覆于多面柱形內(nèi)腔內(nèi)表面上的陶瓷反光釉層；置多面柱形內(nèi)腔軸線中心的一激光晶體棒；呈空間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)排布于多面柱形內(nèi)腔中激光晶體棒外圍的N支閃光燈；N為3～30的正整數(shù)；擋角對(duì)稱(chēng)中心線與相鄰二支閃光燈軸線連線垂直；擋角頂角距激光晶體棒1～2mm；擋角為10°～160°并與閃光燈數(shù)目相等；多面柱形內(nèi)腔的前后表面蓋有蓋板，其內(nèi)裝冷卻水；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抽運(yùn)效率高，泵浦均勻性好，減少閃光燈互照造成的自吸收損耗等優(yōu)點(diǎn)；可用于各種大功率脈沖燈泵激光器、激光放大器中。
文檔編號(hào)H01S3/06GK202159887SQ20112016768
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者崔建豐 申請(qǐng)人:北京中科紫玉光電技術(shù)有限公司