專利名稱：側(cè)面泵浦的大功率激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光裝置，特別是涉及一種帶反射部件的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置。
背景技術(shù)：
通常的大功率側(cè)泵激光裝置由LD陣列發(fā)出的光通過石英管泵浦激光晶體棒，透過晶體后剩余的泵浦光出射到激光裝置的側(cè)面上，例如文獻1(《固體激光工程》2002年5月P326)，所介紹的，見附圖3。這類激光裝置不僅浪費了剩余的泵浦光，還會使側(cè)面的部件溫度因受剩余泵浦光的照射而升高，進一步降低了激光器的轉(zhuǎn)換效率。
利用半導體激光器(LD)泵浦固體增益介質(zhì)，開發(fā)的高效率、大功率全固態(tài)激光器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、效率高等優(yōu)點，可應用于工業(yè)、科研、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，近年來成為激光領(lǐng)域最為活躍且最具前景的方向之一。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服已有側(cè)泵激光裝置的LD的泵浦光第一次經(jīng)過激光晶體后，剩余的泵浦光透過石英管出射到激光裝置的其它部件上，不僅浪費了泵浦光，而且還會給其它部件加熱，給激光裝置的散熱帶來麻煩的缺陷；從而提供一種采用在石英管鍍膜，反射剩余的泵浦光，使其參與下一次泵浦，達到減少其它部件的熱量，還可提高激光器的效率，可獲得大功率激光輸出的帶反射部件的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的一種側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，包括熱沉1、LD陣列3、激光晶體棒4、石英管5、諧振腔鏡6和輸出腔鏡7，其中諧振腔鏡6和輸出腔鏡7組成激光腔；其特征是所述的激光晶體棒4套入石英管5內(nèi)，并同軸設(shè)置在激光腔內(nèi)，激光晶體棒4與石英管5之間的空隙為冷卻水道9，在石英管5外設(shè)置一塊熱沉1，熱沉1中開有冷卻水道2，在石英管5的周圍均勻設(shè)置LD陣列3，所述的石英管外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，該高反膜的面背對LD陣列設(shè)置。LD陣列發(fā)出的泵浦光透過石英管泵浦激光晶體，與諧振腔鏡和輸出腔鏡一起構(gòu)成諧振腔獲得激光輸出。
所述的熱沉的材料包括黃銅、紫銅、不銹鋼、硬鋁。
所述的LD陣列是輸出波長為808nm，或輸出波長為980nm半導體激光器。
所述激光晶體棒包括Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF、Yb:YAG材料制作的激光晶體棒。
所述的諧振腔鏡包括平鏡、平凹鏡、平凸鏡、光柵、法布里-珀羅標準具。
所述的輸出腔鏡包括平鏡、平凹鏡、平凸鏡、光柵、法布里-珀羅標準具。
本實用新型的優(yōu)越性本實用新型的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，由于在石英管的外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，并且鍍有對LD陣列輸出光的高反膜背對LD陣列，這樣可達到將剩余的泵浦光反射回激光晶體，再一次泵浦激光晶體，克服了原有激光裝置中激光晶體對泵浦光吸收少，效率低的缺點；不僅提高了泵光的利用效率，還降低了熱沉的冷卻難度，顯著提高激光器轉(zhuǎn)換效率。按激光晶體對泵浦光的吸收系數(shù)的關(guān)系來看T＝e-α1其中，T為泵浦光經(jīng)過激光晶體后剩余的泵浦光，e為自然對數(shù)的底，α為晶體的吸收系數(shù)，在摻雜濃度為1％的Nd:YAG里，其值約為5cm-1，l為晶體長度。以Ф3的激光晶體棒為例，第一次泵浦時剩余的泵浦光為22％。本實用新型提供的帶反射部件的大功率側(cè)泵激光裝置在石英管的外表面背對LD陣列的側(cè)面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，將剩余的泵浦光反射回來參與下一次泵浦，根據(jù)計算，第二次泵浦后剩余的泵浦光不足5％，很顯然，與傳統(tǒng)的激光裝置相比，本實用新型提供的激光裝置泵浦效率增加了17％。另外，本實用新型的大功率側(cè)泵激光裝置只是在原有的激光裝置上加以改進，其結(jié)構(gòu)簡單。本實用新型的大功率側(cè)泵激光裝置中，還設(shè)置帶有冷卻水道的熱沉，有效地解決激光裝置的散熱問題，因此該裝置輸出功率可達幾瓦到幾十瓦，實現(xiàn)了高效、大功率的激光輸出。廣泛適用于連續(xù)波、準連續(xù)波，為高效率的復合腔雙通倍頻技術(shù)實用化開辟了廣闊的前景，可廣泛應用于軍事、科研、娛樂、工業(yè)等領(lǐng)域。
圖1是本實用新型的激光裝置的縱剖面圖圖2是本實用新型的激光裝置的橫剖面圖圖3是現(xiàn)有側(cè)泵浦方式的的激光裝置橫剖面圖圖面說明1-熱沉；2-冷卻水道； 3-LD陣列；4-激光晶體棒； 5-石英管；6-諧振腔鏡；7-輸出腔鏡；8-高反膜 9-冷卻水道具體實施方式
實施例1參照圖1，本實施例制作一臺帶反射部件的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置。
激光晶體棒4選用Ф3×70mm的Nd:YAG晶體。LD陣列3采用市售的三維環(huán)繞泵浦的、波長為808nm的半導體激光器。諧振腔鏡6采用平平鏡，靠近激光晶體棒的一面鍍1064nm的高反膜，輸出腔鏡7采用平平鏡，靠近激光晶體棒的一面鍍1064nm的部分反射膜(T1064nm＝20％)；兩腔鏡之間的距離為150mm，調(diào)節(jié)諧振腔鏡6和輸出腔鏡7做成激光腔，泵浦總功率為180W。石英管5的外表面鍍有對LD陣列3(波長為808nm的半導體激光器)輸出光反射的高反膜；激光晶體棒4套入石英管5內(nèi)，激光晶體棒4與石英管5之間的空隙形成冷卻水道9，并同軸設(shè)置在激光腔內(nèi)，在石英管5外設(shè)置一塊不銹鋼材料制作的熱沉1，熱沉1中開有冷卻水道2，冷卻水道2通入冷卻水；在石英管5的周圍均勻設(shè)置波長為808nm的半導體激光器LD陣列3，所述的石英管外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，并高反膜的面背對LD陣列設(shè)置，該裝置的橫截面如圖2所示，則從輸出腔鏡7處輸出1064nm激光。
實施例2參照圖1，本實施例制作一臺帶反射部件的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置。
激光晶體棒4選用Ф3×70mm的Yb:YAG晶體。LD陣列3采用市售的三維環(huán)繞泵浦的、波長為980nm的半導體激光器。諧振腔鏡6采用平凹鏡，靠近激光晶體棒的一面鍍1030nm的高反膜，輸出腔鏡7采用平平鏡，靠近激光晶體棒的一面鍍1030nm的部分反射膜(T1064nm＝40％)；兩腔鏡之間的距離為100mm，調(diào)節(jié)諧振腔鏡6和輸出腔鏡7做成激光腔，泵浦總功率為180W。石英管5的外表面鍍有對LD陣列3輸出光的高反膜；激光晶體棒4套入石英管5內(nèi)，激光晶體棒4與石英管5之間的空隙形成冷卻水道9，并同軸設(shè)置在激光腔內(nèi)，在石英管5外設(shè)置一塊黃銅材料制作的熱沉1，熱沉1中開有冷卻水道2，冷卻水道2通入冷卻水；在石英管5的周圍均勻設(shè)置波長為980nm的半導體激光器LD陣列3，所述的石英管外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，并高反膜的面背對LD陣列設(shè)置，該裝置的橫截面如圖2所示，則從輸出腔鏡7處輸出1030nm激光。
實施例3參照圖1，本實施例制作一臺帶反射部件的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置。
激光晶體棒4選用Ф5×70mm的Nd:YVO4晶體。LD陣列3采用市售的三維環(huán)繞泵浦的、波長為808nm的半導體激光器。泵浦總功率為150W，諧振腔鏡6采用光柵，靠近激光晶體棒的一面鍍1064nm的高反膜，輸出腔鏡7采用平凸鏡，靠近激光晶體棒的一面鍍1064nm的部分反射膜(T1064nm＝30％)。兩腔鏡之間的距離為120mm，調(diào)節(jié)諧振腔鏡6和輸出腔鏡7做成激光腔。石英管5的外表面鍍有對LD陣列3輸出光的高反膜；激光晶體棒4套入石英管5內(nèi)，激光晶體棒4與石英管5之間有空隙，并形成冷卻水道9，并同軸設(shè)置在激光腔內(nèi)，在石英管5外設(shè)置一塊黃銅材料制作的熱沉1，熱沉1中開有冷卻水道2，冷卻水道2通入冷卻水；在石英管5的周圍均勻設(shè)置波長為808nm的半導體激光器LD陣列3，所述的石英管外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，并高反膜的面背對LD陣列設(shè)置，該裝置的橫截面如圖2所示，則從輸出腔鏡7處輸出高光束質(zhì)量的1064nm激光。
權(quán)利要求1.一種側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，包括熱沉(1)、LD陣列(3)、激光晶體棒(4)、石英管(5)、諧振腔鏡(6)和輸出腔鏡(7)，其中諧振腔鏡(6)和輸出腔鏡(7)組成激光腔；其特征是所述的激光晶體棒(4)套入石英管(5)內(nèi)，并同軸設(shè)置在激光腔內(nèi)，激光晶體棒(4)和石英管(5)之間的空隙為冷卻水道(9)，在石英管(5)外設(shè)置一塊熱沉(1)，熱沉(1)中開有冷卻水道(2)，在石英管(5)的周圍均勻設(shè)置LD陣列(3)，所述的石英管(5)外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜的面背對LD陣列(3)設(shè)置。
2.按權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，其特征是所述的熱沉(1)的材料包括黃銅、紫銅、不銹鋼、硬鋁。
3.按權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，其特征是所述的LD陣列(3)是輸出波長為808nm，或輸出波長為980nm半導體激光器。
4.按權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，其特征是所述激光晶體棒(4)包括Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF、Yb:YAG材料制作的激光晶體棒。
5.按權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，其特征是所述的諧振腔鏡(6)可以是是平鏡、平凹鏡、平凸鏡、光柵、法布里—珀羅標準具。
6.按權(quán)利要求1所述的側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，其特征是所述的輸出腔鏡(7)可以是是平鏡、平凹鏡、平凸鏡、光柵、法布里—珀羅標準具。
專利摘要本實用新型涉及一種側(cè)面泵浦的大功率激光裝置，包括諧振腔鏡和輸出腔鏡組成激光腔，激光晶體棒套入石英管內(nèi)，并同軸設(shè)置在激光腔內(nèi)，激光晶體棒和石英管之間的空隙為冷卻水道，在石英管外設(shè)置一塊熱沉，熱沉中開有冷卻水道，在石英管的周圍均勻設(shè)置LD陣列，所述的石英管外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，該高反膜的面背對LD陣列設(shè)置。該裝置在石英管的外表面鍍有對LD陣列輸出光的高反膜，將剩余的泵浦光反射回激光晶體，再一次泵浦激光晶體，克服了原有技術(shù)中激光晶體對泵浦光吸收少，效率低的缺點，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，其功率可達幾十瓦到幾千瓦，實現(xiàn)了高效、大功率的激光輸出。
文檔編號H01S3/04GK2750531SQ20042009654
公開日2006年1月4日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者樊仲維, 趙劍波, 郝亮, 裴博 申請人:北京國科世紀激光技術(shù)有限公司