CN101330192A

CN101330192A - 一种激光二极管侧面泵浦固体激光模块

Info

Publication number: CN101330192A
Application number: CNA2008101178190A
Authority: CN
Inventors: 张恒利; 闫莹; 王艳华; 辛建国; 张怀金; 何京良
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2008-12-24

Abstract

本发明涉及一种激光二极管侧面泵浦固体激光模块，属于固体激光器技术领域。当工作物质为单一掺杂浓度激光增益介质时，增益介质的宽度为厚度的0.7－1.5倍，两个端面和任意一个侧面抛光镀膜，尺寸范围为：端面0.5×0.5mm²～3×4mm²，侧面0.5×10mm²～3×500mm²，大面0.5×10mm²～4×500mm²；当工作物质为复合板条激光增益介质时，掺杂部分的宽度为厚度的0.7－1.5倍，两个端面和两个侧面共四个面抛光并镀膜，掺杂的部分尺寸为：端面0.5×0.5mm²～3×4mm²，侧面0.5×10mm²～3×500mm²，大面0.5×10mm²～4×500mm²。本发明提出的激光模块提高了模体积和泵浦体积的匹配，改善了输出激光的光束质量，结构简单，冷却方便，可实现中、高功率，高光束质量的激光输出，也可以作为激光放大器使用。

Description

一种激光二极管侧面泵浦固体激光模块

技术领域

本发明为一种激光模块，特别涉及一种激光二极管侧面泵浦固体激光模块，属于固体激光器技术领域。

背景技术

近年来，激光二极管侧面泵浦固体激光器以其效率高、结构紧凑、可靠性好等优点得到了广泛的发展。而板条激光器是实现高功率激光输出的一种重要方式。目前，侧面泵浦板条激光器主要有两种，一种是振荡激光与板条增益介质侧面成小角度掠入射，在一个侧面进行全反射后通过增益介质，其结构示意图见图1(a)；另一种方式是振荡光直线通过增益介质，其结构示意图图1(b)。在这两种侧面泵浦方式中，前者一般采用高掺杂介质，在靠近泵浦入射面较短的距离内实现泵浦光的吸收，但泵浦光在增益介质内的体积与激光模式体积的匹配不理想，因此效率不高；后者因为板条增益介质一般宽度远大于厚度，采用稳定腔时，在宽度方向上光束质量差；采用非稳腔时，在宽度方向泵浦光的不均匀性，也会降低激光器输出光束的质量。

发明内容

本发明的目的是为了提高振荡光直线通过增益介质情况下输出激光的光束质量提出了一种结构简单的激光二极管侧面泵浦固体激光模块。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明采用单一掺杂浓度增益介质或复合增益介质作为工作物质。当工作物质采用单一掺杂浓度激光增益介质时，增益介质的宽度为厚度的0.7-1.5倍，两个端面和任意一个侧面抛光镀膜，尺寸范围为：端面0.5×0.5mm²～3×4mm²，侧面0.5×10mm²～3×500mm²，大面0.5×10mm²～4×500mm²；当工作物质采用复合板条激光增益介质时，掺杂部分的宽度为厚度的0.7-1.5倍，两个端面和两个侧面共四个面抛光并镀膜。有激光激活离子掺杂部分的尺寸为：端面0.5×0.5mm²～3×4mm²，侧面0.5×10mm²～3×500mm²，大面0.5×10mm²～4×500mm²。所述激光增益介质的基质可为激光晶体、玻璃或陶瓷。

当采用激光二极管列阵作为泵浦源时，本发明所述的激光模块包括：激光二极管(1)，耦合系统(2)，增益介质(3)，以及热沉(4)四个部分，其结构如图2所示；激光二极管的输出光束经耦合系统后，进入增益介质，增益介质的两个侧面由热沉通过传导冷却。热沉可采用水冷、半导体致冷器或风冷等进行冷却。当采用激光二极管线阵作为泵浦源时，本发明所述的激光模块包括激光二极管，增益介质，热沉三部分，其中激光二极管的输出光束直接进入增益介质，增益介质的两个侧面由热沉通过传导冷却。

本发明的有益效果在于，本发明在现有侧面泵浦板条固体激光器的基础上，提出了一种结构简单的激光二极管侧面泵浦板条固体激光模块，提高了模体积和泵浦体积的匹配。由于在宽度方向上减小了掺杂增益介质的尺寸，因此改善了输出激光的光束质量，并且结构简单，冷却方便，可实现中、高功率，高光束质量的激光输出，也可以作为激光放大器使用。

附图说明

图1(a)-已有技术中泵浦光小角度掠入射板条激光器结构示意图；

图1(b)-已有技术中泵浦光直接通过增益介质情况下板条激光器结构示意图；

图2(a)-本发明激光二极管列阵侧面泵浦固体激光模块结构主视图；

图2(b)-本发明激光二极管列阵侧面泵浦固体激光模块结构俯视图；

图3(a)-本发明激光二极管列阵侧面泵浦复合板条固体激光模块结构主视图；

图3(b)-本发明激光二极管列阵侧面泵浦复合板条固体激光模块结构俯视图；

图4-本发明激光二极管列阵双侧面泵浦复合板条固体激光模块结构主视图，其俯视图参考图2(b)；

图1-4中标号含义为：1-激光二激管列阵、2-耦合系统、3-增益介质、4-热沉、5-复合板条增益介质；

具体实施方式

下面针对上述发明内容给出该种激光二极管侧面泵浦固体激光模块的实施例及说明。

实施例1为激光二极管阵列侧面泵浦固体激光模块，由激光二极管阵列(1)、耦合系统(2)、增益介质(3)和热沉(4)构成，结构如图2所示。板条激光介质为Nd:YAG激光晶体，尺寸为：2mm×2mm×14mm；此激光模块输出光束在宽度和厚度方向上的光束质量相当。

实施例2、为了能够注入更高的泵浦功率，获得高功率激光输出，实施例2在实施例1的基础之上，采用复合板条作为工作物质，得到激光二极管阵列侧面泵浦复合板条激光模块。模块由激光二极管阵列(1)、耦合系统(2)、复合板条增益介质(5)和热沉(4)构成，结构如图3所示。板条激光介质为Nd:YAG激光晶体，不掺杂部分尺寸为：1mm×9mm×14mm，掺杂部分尺寸为1mm×1mm×14mm；其输出激光与实施例1相比光束质量相当，输出功率更高。

实施例3、为了获得更高功率的激光输出，实施例3采用激光二极管双侧面泵浦方式，并且复合板条增益介质为不掺杂-掺杂-不掺杂的结构。此种激光模块由激光二极管阵列(1)、耦合系统(2)、复合板条增益介质(5)和热沉(4)构成，结构如图4所示。板条激光介质为Nd:YAG激光晶体，两个不掺杂部分的尺寸相同，都为2mm×4mm×14mm，掺杂部分尺寸为2mm×2mm×14mm。其输出激光与实施例2相比输出功率更高。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种激光二极管侧面泵浦激光模块，当采用激光二极管列阵作为泵浦源时，该激光模块包括激光二极管，耦合系统，增益介质，热沉四部分，其中激光二极管的输出光束经耦合系统后，进入增益介质，增益介质的两个侧面由热沉通过传导冷却；当采用激光二极管线阵作为泵浦源时，该激光模块包括激光二极管，增益介质，热沉三部分，其中激光二极管的输出光束直接进入增益介质，增益介质的两个侧面由热沉通过传导冷却；

该激光模块的特征在于：

(1)当工作物质为单一掺杂浓度激光增益介质时，增益介质的宽度为厚度的0.7-1.5倍，增益介质的尺寸范围为：端面0.5×0.5mm²～3×4mm²，侧面0.5×10mm²～3×500mm²，大面0.5×10mm²～4×500mm²，两个端面和任意一个侧面抛光镀膜；

(2)当工作物质为复合板条激光增益介质时，增益介质中掺杂部分的宽度为厚度的0.7-1.5倍，其有激光激活离子掺杂的部分尺寸范围为：端面0.5×0.5mm²～3×4mm²，侧面0.5×10mm²～3×500mm²，大面0.5×10mm²～4×500mm²，两个端面和两个侧面共四个面抛光并镀膜。

2.根据权利1所述的一种激光二极管侧面泵浦激光模块，其特征在于：激光增益介质的基质可为激光晶体、玻璃或陶瓷。