CN101604813A - 一种混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块，属激光技术领域。板条增益介质的一个大面用金属焊接或是光胶等方式固定在热沉上，利用水循环装置对热沉进行冷却，增益介质接触热沉的表面镀金将泵浦光反射回增益介质内部，以保证对泵浦光的充分吸收；另一个大面利用循环冷却液直接进行冷却。所述增益介质为激光晶体或陶瓷，厚度为1～5mm，宽度20～100mm，长度10～40mm。该增益模块用于激光振荡器和激光放大器。采用循环冷却液直接冷却和热传导两种冷却方式相结合可以获得比单一热传导更好的冷却效果，同时大面泵浦的泵浦方式能够减小增益介质热效应的影响和增大泵浦光的分布面积，从而注入更多的泵浦功率，结合混合腔结构，实现高功率高光束质量的激光输出。
Description
技术领域
本发明是一种采用循环冷却液直接冷却和热传导两种冷却方式的激光二极管泵浦板条增益模块，属激光技术领域。
背景技术
激光二极管泵浦板条激光器是目前获得高功率、高光束质量激光输出的一种主要方式。根据不同的泵浦方式，板条激光器分为端面泵浦、侧面泵浦和大面泵浦三种结构。由于板条增益介质的几何形状(厚度远小于其他两个方向的尺寸)，通常采用两个大表面作为冷却面以获得好的冷却效果，从而实现高功率的激光输出。因此，在板条激光器中较多的采用端面或侧面泵浦方式来实现通光面和冷却面的分离，简化激光器结构。但是由于端面和侧面的面积相比于大面要小，不利于注入高的泵浦光率，同时增益介质对泵浦光的指数吸收使的增益介质端面附近的热效应比较严重，不利于激光器的功率升级。
发明内容
本发明旨在提出一种激光二极管大面泵浦的循环水和热传导两种冷却方式相结合的板条增益模块。该模块可以结合腔镜构成激光振荡器或者放大器，实现高功率、高光束质量的激光输出，达到激光器功率升级的目的。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明的混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块(见图1)，包括泵浦光、聚光腔、玻璃窗口、循环冷却液、板条增益介质、热沉六个部分，组成关系为：板条增益介质的一个大面用金属焊接或是光胶等方式固定在热沉上，利用水循环装置对热沉进行冷却，增益介质接触热沉的表面镀金将泵浦光反射回增益介质内部；另一个大面利用循环冷却液直接进行冷却。增益介质表面的玻璃窗口和聚光腔可以使泵浦光以很小的损耗均匀的注入到增益介质的表面。
所述的增益模块中的增益介质为激光晶体或陶瓷，厚度为1～5mm，宽度20～100mm，长度10～40mm。
所述的增益模块用于激光振荡器和激光放大器。
由激光二极管产生的泵浦光通过聚光腔和玻璃窗口入射到增益介质大表面，泵浦光入射面采用循环冷却液直接冷却，接触热沉一面采用热传导冷却，实现了混合冷却结构。
本发明的有益效果
本发明结构简单，采用循环冷却液直接冷却和热传导两种冷却方式相结合可以获得比单一热传导更好的冷却效果，同时大面泵浦的泵浦方式能够减小增益介质热效应的影响和增大泵浦光的分布面积，从而注入更多的泵浦功率，结合谐振腔镜可构成激光振荡器和放大器，实现高功率高光束质量的激光输出。
附图说明
图1为混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块结构图；
图2为混合冷却激光二极管泵浦负支混合腔板条激光器结构图；
图3为混合冷却激光二极管泵浦正支混合腔板条激光器结构图；
图4为混合冷却激光二极管泵浦平凹稳定腔板条激光器结构图；
图5为混合冷却激光二极管泵浦板条混合腔放大器结构图；
其中：1-泵浦光、2-聚光腔、3-玻璃窗口、4-循环冷却液、5-板条增益介质、6-热沉、7-凹球面输入镜、8-凹球面输出镜、9-振荡器输出激光、10-凸柱面输出镜、11-平面输出镜、12-放大器信号光、13-放大器输出激光。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中1-7为本发明在激光振荡器中的应用实例，8为本发明在激光放大器中的应用实例。
本发明的混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块，板条增益介质5的一个大面用金属焊接或是光胶等方式固定在热沉6上，利用水循环装置对热沉进行冷却，增益介质接触热沉的表面镀金将泵浦光1反射回增益介质内部；另一个大面利用循环冷却液4直接进行冷却。增益介质表面的玻璃窗口3和聚光腔2可以使泵浦光以很小的损耗均匀的注入到增益介质的表面。以下实施例中增益模块均采用上述结构。
实施例1
板条增益介质5的尺寸为20mm×10mm×1mm，调整凹球面输入镜7、输出镜8如图2所示的位置。接触热沉6的一面(20mm×10mm)镀金，输入镜7为凹球面镜，曲率半径为500mm；输出镜8为凹球面镜，曲率半径为350mm，调整输入镜7、输出镜8位置可以获得高功率、高光束质量激光输出9。
实施例2
板条增益介质5的尺寸为20mm×10mm×1mm，调整凹球面输入镜7、输出镜10如图3所示的位置。接触热沉6的一面(20mm×10mm)镀金，输入镜7为凹球面镜，曲率半径为500mm；输出镜10为凸柱镜，曲率半径为-350mm，调整输入镜7、输出镜10位置可以获得高功率、高光束质量激光输出9。
实施例3
采用尺寸为20mm×10mm×1mm的板条增益介质5，调整凹球面输入镜7、平面输出镜11如图4所示的位置。腔长为80mm。增益介质5接触热沉6的一面(20mm×10mm)镀金，输入镜7为凹球面镜，曲率半径为500mm；输出镜13对振荡激光的透过率T＝15％，可以获得高功率一维平顶激光输出9。
实施例4
采用尺寸为100mm×40mm×5mm的板条增益介质5，调整凹球面输入镜7、输出镜10如图5所示的位置。接触热沉6的一面(100mm×40mm)镀金，输入镜7为凹球面镜，曲率半径为500mm；输出镜10为凸柱面镜，曲率半径为-350mm。信号光12从增益介质5的一端入射，在输入镜7和输出镜10构成的谐振腔内反复传播获得功率放大，从而形成高功率激光输出13。
以上所述的具体描述，是对本发明的目的、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 (3)
1、一种混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块，包括泵浦光(1)、聚光腔(2)、玻璃窗口(3)、循环冷却液(4)、板条增益介质(5)、热沉(6)、六个部分，其特征在于：采用混合冷却方式，即将板条增益介质的一个大面用金属焊接或是光胶等方式固定在热沉上，利用水循环装置对热沉进行冷却，增益介质接触热沉的表面镀金将泵浦光反射回增益介质内部，以保证对泵浦光的充分吸收；另一个大面利用循环冷却液直接进行冷却。
2、如权利1所述的混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块，其特征在于：所述增益介质为激光晶体或陶瓷，厚度为1～5mm，宽度20～100mm，长度10～40mm。
3、如权利1所述的混合冷却激光二极管泵浦板条增益模块，其特征在于：用于激光振荡器和激光放大器。
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Country Status (1)
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2009
- 2009-07-13 CN CNA2009100892031A patent/CN101604813A/zh active Pending
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