CN101572383B - 具有光纤泵浦装置的固体激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有光纤泵浦装置的固体激光器，包括多个激光二极管，一个圆形凸透镜以及圆台形增益介质。所述的多个激光二极管排列在一个平面内，所述圆形凸透镜位于圆台形增益介质与所述多个激光二极管所在的平面之间，其中，所述多个激光二极管中的每一个的输出端都连接有一根光纤，这些光纤的另外一端集成束，在该集成束的末端具有一会聚透镜，该会聚透镜位于所述圆形凸透镜与所述集成束末端之间，所述会聚透镜与所述圆形凸透镜之间的距离大于所述会聚透镜的焦距与所述圆形凸透镜的焦距之和，所述圆形凸透镜的焦距大于所述圆台形增益介质的长度，所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面位于圆形凸透镜的一侧。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤泵浦装置，特别涉及一种使用该泵浦装置的固体激光器，其中的增益介质为圆台形。
背景技术
使用端面泵浦的固体激光器，包括其中使用透镜对泵浦光进行耦合属于本领域熟知的技术，其中的泵浦光源采用的是激光二极管或者其他合适的泵浦源；固体增益介质根据所需激光的波长而选用不同的介质材料，像熟知的YAG等晶体都是本领域技术人员经常采用的，其中增益介质的形状一般都是圆棒形，或者采用矩形，增益介质的周围设置有冷却系统，包括水冷和风冷，以及其他合适的冷却装置，但是这种传统的泵浦方式以及增益介质形式容易产生一个问题，就是在增益介质的内层和外层之间由于泵浦的不均匀以及冷却的不均匀会产生温度差，增益介质中的温度差会产生很多问题，例如会对增益介质本身产生伤害，抑制激光输出功率的提高，特别是由于温差还会在增益介质内部产生折射率差，从而对激光运行模式产生影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有光纤泵浦装置的固体激光器，这种激光器的增益介质具有圆台形的结构，可以在很大程度上提高泵浦的均匀性，从而降低增益介质的温度差，以减小由温度差而带来的各种影响。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种具有光纤泵浦装置的固体激光器，包括多个激光二极管，一个圆形凸透镜以及圆台形增益介质，其特征在于：所述的多个激光二极管排列在一个平面内，所述圆形凸透镜位于圆台形增益介质与所述多个激光二极管所在的平面之间，其中，所述多个激光二极管中的每一个的输出端都连接有一根光纤，这些光纤的另外一端集成束，在该集成束的末端具有一会聚透镜，该会聚透镜位于所述圆形凸透镜与所述集成束末端之间，所述会聚透镜与所述圆形凸透镜之间的距离大于所述会聚透镜的焦距与所述圆形凸透镜的焦距之和，所述圆形凸透镜的焦距大于所述圆台形增益介质的长度，所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面位于圆形凸透镜的一侧，该具有较大面积的截面与所述圆形凸透镜以及所述会聚透镜相互平行，并且所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面的直径等于圆形凸透镜的直径，所述圆台形增益介质与所述圆形凸透镜以接触的方式放置；
从所述的多个激光二极管发出的泵浦光经光纤传导以后以集成光束的形式照射到所述会聚透镜上，该会聚透镜将所述泵浦光进行会聚，会聚以后的泵浦光在经过焦点以后以发散的形式照射到所述圆形凸透镜上，圆形凸透镜将具有发散形式的泵浦光再次会聚成一圆锥，所述会聚透镜的光心、所述圆形凸透镜的光心以及所述圆台形增益介质中心轴线在一条直线上，所述圆台形增益介质以相同形状，相同大小的方式与所述圆锥的一部分完全重合；
通过上述方式对固体增益介质进行泵浦可以显著提高泵浦的均匀性，实现了减小内部温差的目的。由于增益介质采用了圆台形状，而泵浦光是以相同的形状入射到增益介质内，这样就显著消除了泵浦光随着向前传播距离的增加而导致的能量降低，从而消除了增益介质前后端的泵浦不均匀性，因为虽然泵浦光随着向前传播距离的增加会减弱，但是由于泵浦光的截面积也在减小，从而抵消了单位面积内能量的降低，同时由于传导泵浦光的光纤在输出端被集成束，经过两个透镜的变换以后变成能量密度在截面内为均匀分布的泵浦光，基于上述两点原因，实现了激光在整个增益介质内部泵浦的均匀性。特别是对于泵浦光的传导采用了光纤结构，这样就在显著提高了系统的稳定性，同时扩大了激光器的应用环境。
附图说明
附图1为本发明具有光纤泵浦装置的固体激光器的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1来对本发明作出进一步描述，以使得本发明的优越性得到更好的体现。
其中1代表一载体，该载体的侧面上布置有多个激光二极管，每一个激光二极管的输出端连接有一根光纤，2代表相应的多根光纤，多根光纤的另外一端集成束，用于将载体1侧面布置的多个激光二极管发出的泵浦光传导到会聚透镜3上，4代表圆形凸透镜，5代表圆台形的固体增益介质，其中圆台形的增益介质具有较大面积的截面与圆形凸透镜4以及会聚透镜3相互平行，圆形凸透镜4与会聚透镜3之间的距离大于两者的焦距之和，并且圆台形增益介质5以与圆形凸透镜4接触的方式放置，多个激光二极管发出的泵浦光经传导光纤的集成束的输出端以后以平行光的形式向前传播，平行光经过会聚透镜3的会聚以后变成会聚光，由于会聚透镜3与圆形凸透镜4之间的距离大于它们的焦距之和，所以经过透镜3会聚之后的泵浦光在向前传播经过圆形凸透镜4之后成为圆锥，该圆锥靠近圆形凸透镜4一侧的部分具有与圆台形增益介质5完全相同的形状及大小，其中的圆台形增益介质5以相同形状，相同大小的方式占据所述圆锥的一部分，这样就实现了泵浦光以与圆台形增益介质5完全相同的形状进入到圆台形增益介质内部，并且还是以与圆台形增益介质完全相同的形状及大小在增益介质内部向前传播。
在圆台形增益介质5的具有较大面积的截面上镀有对泵浦光透射且对增益介质内产生的激光反射的光学薄膜，在具有较小面积的截面上镀有对增益介质内产生的激光半透半反的光学薄膜，以此来形成谐振腔，其中具有较小面积的截面上的光学薄膜的透射率以及反射率可根据激光输出的需要自由进行调整。
Claims (3)
1.一种具有光纤泵浦装置的固体激光器，包括多个激光二极管，一个圆形凸透镜以及圆台形增益介质，其特征在于：所述的多个激光二极管排列在一个平面内，所述圆形凸透镜位于圆台形增益介质与所述多个激光二极管所在的平面之间，其中，所述多个激光二极管中的每一个的输出端都连接有一根光纤，这些光纤的另外一端集成束，在该集成束的末端具有一会聚透镜，该会聚透镜位于所述圆形凸透镜与所述集成束末端之间，所述会聚透镜与所述圆形凸透镜之间的距离大于所述会聚透镜的焦距与所述圆形凸透镜的焦距之和，所述圆形凸透镜的焦距大于所述圆台形增益介质的长度，所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面位于圆形凸透镜的一侧，该具有较大面积的截面与所述圆形凸透镜以及所述会聚透镜相互平行，并且所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面的直径等于圆形凸透镜的直径，所述圆台形增益介质与所述圆形凸透镜以接触的方式放置；
从所述的多个激光二极管发出的泵浦光经光纤传导以后以集成光束的形式照射到所述会聚透镜上，该会聚透镜将所述泵浦光进行会聚，会聚以后的泵浦光在经过焦点以后以发散的形式照射到所述圆形凸透镜上，圆形凸透镜将具有发散形式的泵浦光再次会聚成一圆锥，所述会聚透镜的光心、所述圆形凸透镜的光心以及所述圆台形增益介质中心轴线在一条直线上，所述圆台形增益介质以相同形状，相同大小的方式与所述圆锥的一部分完全重合。
2.如权利要求1所述的具有光纤泵浦装置的固体激光器，其特征在于：所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面上镀有对泵浦光透射且对增益介质内产生的激光反射的光学薄膜，所述圆台形增益介质的具有较小面积的截面上镀有对增益介质内产生的激光半透半反的光学薄膜，以此来形成谐振腔。
3.如权利要求2所述的具有光纤泵浦装置的固体激光器，其特征在于：所述圆台形增益介质的具有较小面积的截面上的光学薄膜的反射率可根据输出激光的需要而调整。
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