CN101436746A - 一种全风冷端泵浦激光器 - Google Patents

Abstract

本发明一种全风冷端泵浦激光器，包括：激光元器件、激光泵浦源，其中，全风冷端泵浦激光器还包括：分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔和装置激光泵浦源的泵浦腔，该激光谐振腔和泵浦腔通过可拆卸连接；所述激光谐振腔包括：第一外腔体，设置在该第一外腔体内、用于容置激光元器件的内盒体，设置在该第一外腔体内、与内盒体邻接布置的第一恒温单元；所述泵浦腔包括：第二外腔体，设置在该第二外腔体内的激光泵浦源，设置在该第二外腔体内、与激光泵浦源邻接布置的第二恒温单元；本全风冷端泵浦激光器可以分别准确控制激光谐振腔部分和激光泵浦源的泵浦腔工作环境温度，且便于维护和修理。

Description

一种全风冷端泵浦激光器

技术领域

本发明涉及激光设备领域，更详细地说，特别是涉及一种全风冷端泵浦激光器。

背景技术

目前，传统的固体激光器通常采用灯泵浦，其泵浦效率约为3％到6％。泵浦灯发射出的大量能量转化为热能，不仅造成固体激光器需采用笨重的冷却系统，而且大量热能会造成工作物质不可消除的热透镜效应，使光束质量变差。加之泵浦灯的寿命约为300小时，操作人员需花很多时间频繁地换灯，中断系统工作，使自动化生产线的效率大大降低。与传统灯泵浦激光器比较，半导体泵浦激光器具有以下优点：转换效率高、性能可靠、寿命长、输出光束质量好等特点；在半导体泵浦的激光器中，传统的激光器几乎全部使用水来循环冷却，这不可避免的存在冷水机体积庞大、温度控制不够精准且一般只能设置一个温度、能耗大、噪音大等问题。对于端面泵浦激光器来说，对温度控制精度要求高且各元器件需有不同基准温度，如果采用冷水机势必增加冷水机数量，若改用风冷方式则容易对激光器内各器件实现多路不同温度的精确控制。

如中国发明专利公开号为“CN 101005188A”名称为“全风冷式端面泵浦激光器”的专利公开了的一种全风冷式端面泵浦激光器，该全风冷式端面泵浦激光器包括激光元器件、激光泵浦源、热电制冷器，其特征在于：整个激光器腔体一体化设计，其内腔布局包括装置激光元器件的激光谐振腔部分、装置激光泵浦源的泵浦腔部分，其外腔布局包括装置热电制冷器的温度控制腔部分及散热器，激光谐振腔部分和泵浦腔部分紧邻温度控制腔的吸热端，散热器装置在温度控制部分的散热端；所述激光泵浦源为激光二极管，所述热电制冷器是电磁兼容性很好的半导体热电制冷器。

该种全风冷式端面泵浦激光器由于整个激光器腔体一体化设计，将装置激光元器件的激光谐振腔部分和装置激光泵浦源的泵浦腔部分装置在一个腔体内，不便于拆卸，也不便于分开检测，这样如果激光器发生故障维护和修理变的十分的不方便；同时，因为激光谐振腔部分和激光泵浦源的泵浦腔的最佳工作环境温度并不相同，而在采用该种结构的全风冷式端面泵浦激光器中，激光谐振腔部分和激光泵浦源的泵浦腔只能在相同的环境温度下进行工作，不能将激光器的工作效率发挥到最大，且上述的光路系统中激光泵浦源与全反镜设置在同一轴线上，限制了激光器的工作频率，当工作频率较高时全反镜会将一部分光反射回来，反射到激光泵浦源，造成激光泵浦源毁坏。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种可以分别准确控制激光谐振腔部分和激光泵浦源的泵浦腔工作环境温度，且便于维护和修理的全风冷端泵浦激光器。

本发明一种全风冷端泵浦激光器包括：激光元器件、激光泵浦源，其中，全风冷端泵浦激光器还包括：分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔和装置激光泵浦源的泵浦腔，该激光谐振腔和泵浦腔可拆卸连接，

其中，所述激光谐振腔包括：用于容置激光元器件的内盒体，与内盒体邻接布置的第一恒温单元；

所述泵浦腔包括：激光泵浦源，与该激光泵浦源邻接布置的第二恒温单元；

所述内盒体内上设有激光元器件，所述激光元器件与激光泵浦源组成光路系统，所述激光元器件包括光学耦合系统、光束激励45度镜、激光晶体、调Q晶体、全反镜、偏振片、输出镜，所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜设置在同一轴线上，所述光束激励45度镜设置在光学耦合系统与激光晶体之间，所述输出镜设置在通过光束激励45度镜光学中心且与所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜所在轴的垂直线上，所述调Q晶体可设于激光晶体与全反镜之间，也可设于光束激励45度镜与输出镜之间；由于本全风冷端泵浦激光器，采用激光谐振腔和泵浦腔分立设置的结构，使得维护全风冷端泵浦激光器时可以方便的独立检测激光谐振腔和泵浦腔的工作情况，并可以方便的更换激光谐振腔和泵浦腔；同时因为对应激光谐振腔和泵浦腔分别设置了第一恒温单元和第二恒温单元，使得可以分别准确控制激光谐振腔部分和泵浦腔部分工作环境温度，有利于发挥各元器件最佳光学特性。

在上述结构的基础上：所述激光谐振腔还包括：用于容置内盒体和第一恒温单元的第一外腔体；所述泵浦腔还包括：用于容置激光泵浦源与第二恒温单元的第二外腔体。

进一步，所述激光谐振腔和泵浦腔通过光纤线或连接头可拆卸连接。

在上述结构的基础上：所述内盒体表面除与所述第一恒温单元邻接面外的部分设有保温层；通过在内盒外表面设置有保温层，可以防止内盒与所述第一恒温单元邻面外的环境进行热交换，有利于内盒温度稳定。

在上述结构的基础上：所述第一恒温单元包括：与内盒体邻接布置的第一导热件，与该第一导热件连接的第一热电恒温控制件，与该第一热电恒温控制件连接的第一散热装置。

进一步，所述第一热电恒温控制件为第一半导体热电恒温器和与该第一半导体热电恒温器连接的第一温度探测控制电路；利用热电半导体热电恒温器作为加热与致冷元件，便于保证激光元器件保持恒温，具有噪声小、能耗小、体积小特点。

进一步，所述第一散热装置包括：设在所述第一热电恒温控制件侧壁上的散热片，和设置在所述第一热电恒温控制件上的第一散热风扇。

在上述结构的基础上：所述第二恒温单元包括：与激光泵浦源邻接布置的第二导热件，与该第二导热件连接的第二热电恒温控制件，与该第二热电恒温控制件连接的第二散热装置。

进一步，所述第二热电恒温控制件为第二半导体热电恒温器和与该第二半导体热电恒温器连接的温度探测控制电路；利用热电半导体热电恒温器作为加热与致冷元件，便于保证激光元器件保持恒温，具有噪声小、能耗小、体积小特点。

进一步，所述第二散热装置包括：设在所述第二热电恒温控制件侧壁上的散热片，和设置在所述第二热电恒温控制件上的第二散热风扇。

进一步，所述激光泵浦源为激光二极管。

在上述结构的基础上：所述全风冷端泵浦激光器所述内盒体内还包括：光学耦合系统与激光谐振腔。

进一步，所述内盒体与所述第一外腔体可拆卸连接；采用内盒体与第一外腔体可拆卸连接的方式，可以方便的更换设置在内盒体内的激光元器件。

本发明一种全风冷端泵浦激光器通过采用激光谐振腔和泵浦腔分立设置的结构，使全风冷端泵浦激光器维修时可以方便的独立检测激光谐振腔和泵浦腔的工作情况，并可以方便的更换激光谐振腔和泵浦腔；同时因为对应激光谐振腔和泵浦腔分别设置了第一恒温单元和第二恒温单元，使得可以分别准确控制激光谐振腔部分和激光泵浦源的泵浦腔工作环境温度，有利于发挥各元器件最佳光学特性。

附图说明

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明一种具体实施方式的立体结构示意图。

图2是本发明一种具体实施方式的光路示意图。

具体实施方式

参阅图1至图2，本发明的一种全风冷端泵浦激光器，包括：激光元器件(图中未示出)、激光泵浦源22，其中，全风冷端泵浦激光器还包括：分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔1和装置激光泵浦源22的泵浦腔2，该激光谐振腔1和泵浦腔通过光纤线3可拆卸连接；当然所述激光谐振腔和泵浦腔也可以通过公知的光纤线或连接头可拆卸连接，这里不再赘述。

其中，所述激光谐振腔1包括：第一外腔体11，设置在该第一外腔体11内、用于容置激光元器件的内盒体12，设置在该第一外腔体11内、与内盒体12邻接布置的第一恒温单元13；

所述泵浦腔2包括：第二外腔体21，设置在该第二外腔体21内的激光泵浦源22，设置在该第二外腔21体内、与激光泵浦源22邻接布置的第二恒温单元23；由于本全风冷端泵浦激光器，采用激光谐振腔1和泵浦腔2分立设置的结构，使得维护全风冷端泵浦激光器时可以方便的独立检测激光谐振腔1和泵浦腔2的工作情况，并可以方便的更换激光谐振腔1和泵浦腔2；同时因为对应激光谐振腔1和泵浦腔2分别设置了第一恒温单元13和第二恒温单元13，使得可以分别准确控制激光谐振腔1部分和激光泵浦源22的泵浦腔2部分工作环境温度，有利于发挥各元器件最佳光学特性。

当然，根据具体结构需要也可以去掉第一外腔体11和第二外腔体21，这里不再赘述.

本具体实施方式中，在上述结构的基础上：所述内盒体12表面除与所述第一恒温单元13邻接面外的部分设有保温层(图中未示出)；通过在内盒体12外表面设置有保温层，可以防止内盒体12与所述第一恒温单元13邻面外的环境进行热交换，有利于内盒体12内温度稳定。

本具体实施方式中，在上述结构的基础上：所述第一恒温单元13包括：与内盒体邻接布置的第一导热件(图中未示出)，与该第一导热件连接的第一热电恒温控制件14，与该第一热电恒温控制件14连接的第一散热装置。

本具体实施方式中，进一步，所述第一热电恒温控制件14为半导体热电恒温器(图中未示出)和与该半导体热电恒温器连接的第一温度探测控制电路(图中未示出)；利用热电半导体热电恒温器(图中未示出)作为加热与致冷元件，便于保证激光元器件保持恒温，具有噪声小、能耗小、体积小特点。

本具体实施方式中，进一步，所述第一散热装置包括：设在所述第一热电恒温控制件14侧壁上的散热片(图中未示出)，和设置在所述第一热电恒温控制件14上的第一散热风扇142。

本具体实施方式中，在上述结构的基础上：所述第二恒温单元23包括：与激光泵浦源22邻接布置的第二导热件(图中未示出)，与该第二导热件连接的第二热电恒温控制件24，与该第二热电恒温控制件24连接的第二散热装置。

本具体实施方式中，进一步，所述第二热电恒温控制件24为半导体热电恒温器(图中未示出)和与该半导体热电恒温器(图中未示出)连接的第二温度探测控制电路(图中未示出)；利用热电半导体热电恒温器作为加热与致冷元件，便于保证激光元器件保持恒温，具有噪声小、能耗小、体积小特点。

本具体实施方式中，进一步，所述第二散热装置包括：设在所述第二热电恒温控制件24侧壁上的散热片(图中未示出)，和设置在所述第二热电恒温控制件24上的第二散热风扇242。

本具体实施方式中，进一步，所述激光泵浦源22为激光二极管。

本具体实施方式中，在上述结构的基础上：所述全风冷端泵浦激光器所述内盒体12内还包括：光学耦合系统40与激光谐振腔(图中未示出)；内盒可以方形结构，也可以L形结构或者其他结构；激光谐振腔内安装有激光元器件，所述激光元器件与激光泵浦源组成光路系统，所述激光元器件包括光学耦合系统40、光束激励45度镜41、激光晶体42、调Q晶体44、全反镜45、偏振片46、输出镜47、倍频晶体48。另可在激光晶体42与全反镜45之间设置光阑43。光束激励45度镜41表面镀有808nm增透及1064nm全反膜，即激光泵浦源22输出光为808nm光时，输出光直接透过光束激励45度镜41，进入激光晶体42，激光晶体42受泵输出1064nm光后，经全反镜45反射回来，透过激光晶体42及光束激励45度镜41，由于光束激励45度镜41表面镀有1064nm全反膜，不会返回到光学耦合系统40中，而是全反进入输出镜47。

激光泵浦源22可与光学耦合系统40设置在同一轴线，也可与光学耦合系统40之间采用光纤连接或其它连接方式任意设置。光学耦合系统40、激光晶体42及全反镜45设置在同一轴线上。所述光束激励45度镜41设置在光学耦合系统40与激光晶体42之间，所述输出镜47设置在通过光束激励45度镜41光学中心且与所述光学耦合系统40、激光晶体42及全反镜45所在轴的垂直线上。调Q晶体44可设置于激光晶体42与全反镜45之间，也可设置于光束激励45度镜41与输出镜47之间。另可在全反镜47所在轴线上设置45°镜49，45°镜49为532nm全反、1064nm增透镜。

本具体实施方式中，进一步，所述内盒体12与所述第一外腔体11可拆卸连接；采用内盒体12与第一外腔体11可拆卸连接的方式，可以方便的更换设置在内盒体内12的激光元器件。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式；凡依照本发明之形状、结构或方法所作的等效变化均包含本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种全风冷端泵浦激光器，包括：激光元器件、激光泵浦源，其特征在于，全风冷端泵浦激光器还包括：分立设置的、分别用于容置激光元器件的激光谐振腔和装置激光泵浦源的泵浦腔，该激光谐振腔和泵浦腔可拆卸连接；

其中，所述激光谐振腔包括：用于容置激光元器件的内盒体，与内盒体邻接布置的第一恒温单元；

所述泵浦腔包括：激光泵浦源，与该激光泵浦源邻接布置的第二恒温单元；

所述内盒体内上设有激光元器件，所述激光元器件与激光泵浦源组成光路系统，所述激光元器件包括光学耦合系统、光束激励45度镜、激光晶体、调Q晶体、全反镜、偏振片、输出镜，所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜设置在同一轴线上，所述光束激励45度镜设置在光学耦合系统与激光晶体之间，所述输出镜设置在通过光束激励45度镜光学中心且与所述光学耦合系统、激光晶体及全反镜所在轴的垂直线上，所述调Q晶体可设于激光晶体与全反镜之间，也可设于光束激励45度镜与输出镜之间。

2.根据权利要求1所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述激光谐振腔还包括：用于容置内盒体和第一恒温单元的第一外腔体；所述泵浦腔还包括：用于容置激光泵浦源与第二恒温单元的第二外腔体，所述内盒体表面除与所述第一恒温单元邻接面外的部分设有保温层。

3.根据权利要求1所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述第一恒温单元包括：与内盒体邻接布置的第一导热件，与该第一导热件连接的第一热电恒温控制件，与该第一热电恒温控制件连接的第一散热装置。

4.根据权利要求3所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述第一热电恒温控制件为第一半导体热电恒温器和与该第一半导体热电恒温器连接的第一温度探测控制电路。

5.根据权利要求3所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述第一散热装置包括：设在所述第一热电恒温控制件侧壁上的散热片，和设置在所述第一热电恒温控制件上的第一散热风扇。

6.根据权利要求1所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述第二恒温单元包括：与激光泵浦源邻接布置的第二导热件，与该第二导热件连接的第二热电恒温控制件，与该第二热电恒温控制件连接的第二散热装置。

7.根据权利要求6所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述第二热电恒温控制件为第二半导体热电恒温器和与该第二半导体热电恒温器连接的第二温度探测控制电路。

8.根据权利要求6所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述第二散热装置包括：设在所述第二热电恒温控制件侧壁上的散热片，和设置在所述第二热电恒温控制件上的第二散热风扇。

9.根据权利要求1所述的一种全风冷端泵浦激光器，其特征在于：所述激光谐振腔和泵浦腔通过光纤线或连接头可拆卸连接。

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