CN101673918A - 端面泵浦的固体激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端面泵浦的固体激光器，它包括多个激光二极管，一个圆形凸透镜、圆台形增益介质和设置在圆台形增益介质周围的冷却装置；多个激光二极管以均匀方式排列，形成一个圆平面，圆形凸透镜位于圆台形增益介质与圆平面之间，圆形凸透镜的焦距大于增益介质的长度，增益介质的具有较大面积的截面位于圆形凸透镜的一侧，该较大面积的截面与圆形凸透镜和圆平面相互平行，且三者的直径相等，圆台形增益介质与圆形凸透镜以接触的方式放置。本发明实现了整个激光在增益介质内部泵浦的均匀性，达到了减小内部温差的目的，降低了由温度差而对激光器带来的各种影响，延长了增益介质的使用寿命，提高了激光的输出功率；抑制了泵浦光在增益介质内部产生的折射率差，使激光运行模式始终如一。

Description

端面泵浦的固体激光器

一、技术领域

本发明涉及一种端面泵浦的固体激光器，特别涉及一种使用激光二极管泵浦的具有增益介质的固体激光器。

二、背景技术

端面泵浦的固体激光器属于本领域熟知的技术，其中的泵浦光源一般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装置，包括水冷却装置、风冷却装置以及其他合适的冷却装置。这种传统的泵浦光源以及增益介质的形状容易产生一个问题，就是在增益介质的内层和外层之间由于泵浦的不均匀和冷却的不均匀而产生温度差，增益介质中存在的这种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，特别是由于这种温差还会在增益介质内部产生折射率差，从而对于激光运行模式产生影响。

三、发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供一种端面泵浦的固体激光器，这种激光器可以在很大程度上提高泵浦的均匀性，降低增益介质的温度差，从而减小由温度差而带来的各种影响。

为完成上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种端面泵浦的固体激光器，它包括多个激光二极管、一个圆形凸透镜、圆台形增益介质和设置在圆台形增益介质周围的冷却装置；所述的多个激光二极管以均匀方式排列，形成一个圆平面，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形成的圆平面之间；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、所述多个激光二极管所形成的圆平面相互平行，且所述圆台形增益介质的具有较大面积的截面的直径与所述圆形凸透镜的直径以及所述多个激光二极管所形成的圆平面的直径相等，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；

从所述圆平面内的多个激光二极管发出的泵浦光以平行的方式照射到圆形凸透镜上，圆形凸透镜将平行的泵浦光会聚成一圆锥，所述多个激光二极管所形成的圆平面的圆心与圆形凸透镜的光心以及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光的均匀性。首先，由于发出泵浦光的多个激光二极管是以均匀方式排列，形成一个圆平面，并且所述圆平面的圆心与圆形凸透镜的光心以及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的具有较大面积的截面与所述圆形凸透镜、所述多个激光二极管所形成的圆平面相互平行，这就保证了经过圆形凸透镜会聚以后的泵浦光在任意的截面上都是均匀的，又由于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，这样就实现了对增益介质的均匀泵浦。其次，由于增益介质采用了圆台形状，而泵浦光是以与所述增益介质相同的形状及大小入射到增益介质内，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，从而降低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。基于上述两点原因，实现了整个激光在增益介质内部泵浦的均匀性，达到了降低内部温差的目的，进而减小了由温度差而对激光器带来的各种影响，延长了增益介质的使用寿命，提高了激光的输出功率；抑制了泵浦光在增益介质内部产生的折射率差，使激光运行模式始终如一。

四、附图说明

图1为本发明中激光二极管、圆形凸透镜和圆台形增益介质的结构示意图。

五、具体实施方式

下面结合图1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。

如图1所示，其中1为由多个激光二极管以均匀排列的方式所形成的圆平面，2为圆形凸透镜，3为圆台形固体增益介质。圆台形增益介质3具有较大面积的截面与圆平面1和圆形凸透镜2相互平行，且三者的直径相等。圆台形增益介质3以与圆形凸透镜2接触的方式放置。其中的虚线表示以平行方式入射的由多个激光二极管发出的泵浦光。泵浦光经过圆形凸透镜2会聚以后成为圆锥，该圆锥靠近圆形凸透镜2一侧的部分具有与圆台形增益介质3完全相同的形状及大小。并且圆平面1的圆心与圆形凸透镜2的光心以及圆台形增益介质3的中心轴线在一条直线上。这样就实现了泵浦光以与圆台形增益介质3完全相同的形状及大小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3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3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反射率可根据输出激光的需要进行调整。

Claims (3)

1.、一种端面泵浦的固体激光器，它包括多个激光二极管、一个圆形凸透镜(2)、增益介质和设置在增益介质周围的冷却装置；其特征在于：所述的增益介质为圆台形；所述的多个激光二极管以均匀方式排列，形成一个圆平面(1)；所述圆形凸透镜(2)位于圆台形增益介质(3)与所述多个激光二极管所形成的圆平面(1)之间；所述圆形凸透镜(2)的焦距大于所述圆台形增益介质(3)的长度，所述圆台形增益介质(3)的具有较大面积的截面位于圆形凸透镜(2)的一侧，该具有较大面积的截面与所述圆形凸透镜(2)、所述多个激光二极管所形成的圆平面(1)相互平行，且所述圆台形增益介质(3)的具有较大面积的截面的直径与所述圆形凸透镜(2)的直径以及所述多个激光二极管所形成的圆平面(1)的直径相等；所述圆台形增益介质(3)与所述圆形凸透镜(2)以接触的方式放置；从所述圆平面(1)内的多个激光二极管发出的泵浦光以平行的方式照射到圆形凸透镜(2)上，圆形凸透镜(2)将平行的泵浦光会聚成一圆锥，所述多个激光二极管所形成的圆平面(1)的圆心与圆形凸透镜(2)的光心以及圆台形增益介质(3)中心轴线在一条直线上，所述圆台形增益介质(3)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.、根据权利要求1所述的端面泵浦的固体激光器，其特征在于：所述圆台形增益介质(3)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(3)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。

3.、根据权利要求2所述的端面泵浦的固体激光器，其特征在于：所述圆台形增益介质(3)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调整。

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