專利名稱：改善非平面環(huán)形腔激光器輸出光束對(duì)稱性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善非平面環(huán)形腔激光器輸出光束對(duì)稱性的裝置。
背景技術(shù)：
全固態(tài)激光器(DPSSL, Diode Pumped Solid State Laser)是指以半導(dǎo)體激光器(LD)作為泵浦源的固體激光器，相對(duì)于只要求工作物質(zhì)為固體激光材料的傳統(tǒng)固體激光器，DPSSL的激光工作物質(zhì)、激勵(lì)源等部分均由固體物質(zhì)構(gòu)成，它集中了傳統(tǒng)固體激光器和半導(dǎo)體激光器的優(yōu)勢(shì)于一身，同時(shí)又便于模塊化和電激勵(lì)，因此已成為激光技術(shù)的重要發(fā)展方向，是目前最具潛力的新一代激光源之一。由于大部分泵浦光會(huì)轉(zhuǎn)化成熱量，而沉積在激光介質(zhì)中，所以需要在激光介質(zhì)周 圍包裹熱導(dǎo)率較高的介質(zhì)進(jìn)行散熱，以降低熱效應(yīng)對(duì)激光器性能的影響，通常稱這種散熱介質(zhì)為熱沉。現(xiàn)有的非平面環(huán)形腔激光器(Nonplanar ring oscillator)通常采用Nd:YAG等固體激光介質(zhì)作為激光晶體，并將整個(gè)晶體加工成一個(gè)具有三個(gè)光學(xué)內(nèi)全反射面及一個(gè)輸出和輸入耦合面的八面體晶體塊，整個(gè)晶體塊即是激光諧振腔。在施加一定磁場(chǎng)后，該晶體不僅作為激光增益介質(zhì)，同時(shí)也兼作法拉第旋光器；三個(gè)內(nèi)全反射面既是環(huán)形激光諧振腔反射鏡，也是相位補(bǔ)償波片；前表面鍍特殊偏振膜后，既為輸入輸出耦合面，同時(shí)兼做部分偏振器。由于晶體的磁致旋光性，內(nèi)全反射的相位延遲性和耦合膜系的部分偏振性使它構(gòu)成為特別穩(wěn)定的具有光學(xué)單向器特征的激光諧振腔，可消除增益空間燒孔，保證單縱模輸出。該器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)固、頻率及功率的噪聲小、線寬窄、調(diào)節(jié)容易、單頻輸出功率相對(duì)較高的優(yōu)點(diǎn)。非平面環(huán)形腔激光器通常采用端面泵浦，利用激光介質(zhì)上下兩個(gè)大面和左右兩個(gè)側(cè)面與熱沉接觸的方式散熱。激光介質(zhì)對(duì)泵浦光的吸收長(zhǎng)度不超過(guò)4mm，其熱量主要集中在泵浦光通過(guò)的4_區(qū)域內(nèi)。由于激光介質(zhì)的厚度小于寬度，所以激光介質(zhì)厚度方向的溫度梯度要比寬度方向的溫度梯度大很多，導(dǎo)致厚度方向的熱焦距要比寬度方向的熱焦距小，這種熱焦距在兩個(gè)方向上的不對(duì)稱造成了輸出橢圓光斑光束，影響了非平面環(huán)形腔激光器在一些方面的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服非平面環(huán)形腔激光器現(xiàn)有散熱方式的不足，本發(fā)明提供一種改善非平面環(huán)形腔激光器輸出光束對(duì)稱性的裝置，該裝置可保障非平面環(huán)形腔激光器輸出光斑成圓形。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種改善非平面環(huán)形腔激光器輸出光束對(duì)稱性的裝置，非平面環(huán)形腔激光器包含激光介質(zhì)、上熱沉和下熱沉，所述上熱沉和下熱沉夾持在所述激光介質(zhì)上下兩個(gè)大面和左右兩個(gè)側(cè)面上，其特點(diǎn)是在所述的上熱沉和下熱沉與所述的激光介質(zhì)上下兩個(gè)大面相貼合的面上沿泵浦激光輸入方向都設(shè)有相對(duì)的凹槽，該凹槽的中心位置與泵浦光的中心位置相同，該凹槽的長(zhǎng)度為5-8mm,寬度為Imm,深度為1.5mm。本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)在泵浦方向設(shè)置凹槽，使處于泵浦區(qū)域的激光介質(zhì)與熱沉絕緣，熱量只能從凹槽兩邊進(jìn)行散熱，等效效果為增加了厚度方向的散熱長(zhǎng)度，目的是使激光介質(zhì)在上下、左右兩個(gè)方向上的散熱近似對(duì)稱，從而獲得對(duì)稱的熱焦距，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)稱的激光輸出，且成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。



圖1是本發(fā)明非平面環(huán)形腔激光介質(zhì)的泵浦和輸出光路圖。圖2是本發(fā)明改善非平面環(huán)形腔激光器輸出對(duì)稱性裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中熱沉的分解圖。圖4是本發(fā)明所述非平面環(huán)形腔激光介質(zhì)厚度方向熱量的流向圖。圖中1 一激光介質(zhì)，2 —上熱沉,3 —下熱沉,4 一凹槽,5 —泵浦光,6 —輸出激光。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。如圖2所示，本發(fā)明改善非平面環(huán)形腔激光器輸出對(duì)稱性裝置，包括非平面環(huán)形腔激光介質(zhì)I (參見圖1)和熱沉，其中熱沉分為上熱沉2和下熱沉3兩部分，夾持在激光介質(zhì)I上下兩個(gè)大面和左右兩個(gè)側(cè)面上。在本實(shí)施例中，激光介質(zhì)I的長(zhǎng)、寬、高分別為8mm、11mm、3mm，2W的泵浦光以45°角從激光介質(zhì)I的前表面中心入射，在激光介質(zhì)I中沿著折射角傳輸，如圖1所示。在泵浦光的折射方向上，激光介質(zhì)I吸收泵浦光，泵浦區(qū)域集中在激光介質(zhì)I中心的圓形區(qū)域，如圖4所示，其中一部分轉(zhuǎn)化為熱成為熱源，當(dāng)不存在凹槽裝置4時(shí)，熱量在厚度方向直接通過(guò)圖4的細(xì)箭頭方向傳輸，傳輸長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于左右方向，造成了兩個(gè)方向上的溫度梯度不相等，使得輸出激光呈橢圓形。為了使兩個(gè)方向的溫度梯度相等，沿著泵浦光的方向在上熱沉2和下熱沉3中挖出凹槽4，如圖3所示，形成空氣絕熱槽，其方向與泵浦光方向一致，在這種情況下，熱量在上下方向通過(guò)圖4的粗箭頭方向傳輸，等效為增加了厚度方向的散熱長(zhǎng)度。凹槽4的中心位置與激光介質(zhì)I的中心位置相同，且其長(zhǎng)度、寬度、深度尺寸分別為5mm、1_、1. 5_時(shí)，上下、左右兩個(gè)方向的溫度梯度近似相等，能夠有效地改善非平面環(huán)形腔激光器輸出激光的對(duì)稱性。當(dāng)圖1所示的激光介質(zhì)I的長(zhǎng)度尺寸為13_，而其他初始條件不變時(shí)，凹槽4的長(zhǎng)度尺寸變成8_，寬度、深度、位置參數(shù)不變，同樣可以有效地改善非平面環(huán)形腔激光器輸出激光的對(duì)稱性。
權(quán)利要求
1. 一種改善非平面環(huán)形腔激光器輸出光束對(duì)稱性的裝置，非平面環(huán)形腔激光器包含激光介質(zhì)(I)、上熱沉(2)和下熱沉(3)，所述上熱沉(2)和下熱沉(3)夾持在所述激光介質(zhì)(I)上下兩個(gè)大面和左右兩個(gè)側(cè)面上，其特征是在所述的上熱沉(2 )和下熱沉(3 )與所述的激光介質(zhì)(I)上下兩個(gè)大面相貼合的面上沿泵浦激光輸入方向都設(shè)有相對(duì)的凹槽(4)，該凹槽(4)的中心位置與泵浦光(5)的中心位置相同，該凹槽(4)的長(zhǎng)度為5-8mm，寬度為1mm，深度為1. 5_。
全文摘要
一種能夠改善非平面環(huán)形腔激光器輸出激光對(duì)稱性的裝置，包括激光介質(zhì)和特殊設(shè)計(jì)的熱沉，激光介質(zhì)為八面體的非平面環(huán)形腔，熱沉分為上下兩個(gè)部分，夾持并與激光介質(zhì)上下兩個(gè)大面和左右兩個(gè)側(cè)面接觸，在熱沉上沿激光介質(zhì)中泵浦光的傳播方向上設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽設(shè)計(jì)為空氣絕熱槽，使得熱量通過(guò)激光介質(zhì)與熱沉接觸的其它部位導(dǎo)出，通過(guò)設(shè)置合適的凹槽位置、寬度和深度參數(shù)，使得激光介質(zhì)上下、左右兩個(gè)方向的溫度梯度接近對(duì)稱分布，從而獲得對(duì)稱的激光輸出。本發(fā)明成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以有效解決非平面環(huán)形腔激光器輸出激光不對(duì)稱的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01S3/042GK103022859SQ20121056369
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者馮滔, 張雪潔, 任志遠(yuǎn), 彭宇杰, 朱健強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所