CN103022859A - 改善非平面环形腔激光器输出光束对称性的装置 - Google Patents

Abstract

一种能够改善非平面环形腔激光器输出激光对称性的装置，包括激光介质和特殊设计的热沉，激光介质为八面体的非平面环形腔，热沉分为上下两个部分，夹持并与激光介质上下两个大面和左右两个侧面接触，在热沉上沿激光介质中泵浦光的传播方向上设有凹槽结构，凹槽设计为空气绝热槽，使得热量通过激光介质与热沉接触的其它部位导出，通过设置合适的凹槽位置、宽度和深度参数，使得激光介质上下、左右两个方向的温度梯度接近对称分布，从而获得对称的激光输出。本发明成本低廉，结构简单，易于实现，可以有效解决非平面环形腔激光器输出激光不对称的问题。

Description

改善非平面环形腔激光器输出光束对称性的装置

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种改善非平面环形腔激光器输出光束对称性的装置。

背景技术

全固态激光器（DPSSL，Diode Pumped Solid State Laser）是指以半导体激光器（LD）作为泵浦源的固体激光器，相对于只要求工作物质为固体激光材料的传统固体激光器，DPSSL的激光工作物质、激励源等部分均由固体物质构成，它集中了传统固体激光器和半导体激光器的优势于一身，同时又便于模块化和电激励，因此已成为激光技术的重要发展方向，是目前最具潜力的新一代激光源之一。

由于大部分泵浦光会转化成热量，而沉积在激光介质中，所以需要在激光介质周围包裹热导率较高的介质进行散热，以降低热效应对激光器性能的影响，通常称这种散热介质为热沉。

现有的非平面环形腔激光器（Nonplanar ring oscillator）通常采用Nd:YAG等固体激光介质作为激光晶体，并将整个晶体加工成一个具有三个光学内全反射面及一个输出和输入耦合面的八面体晶体块，整个晶体块即是激光谐振腔。在施加一定磁场后，该晶体不仅作为激光增益介质，同时也兼作法拉第旋光器；三个内全反射面既是环形激光谐振腔反射镜，也是相位补偿波片；前表面镀特殊偏振膜后，既为输入输出耦合面，同时兼做部分偏振器。由于晶体的磁致旋光性，内全反射的相位延迟性和耦合膜系的部分偏振性使它构成为特别稳定的具有光学单向器特征的激光谐振腔，可消除增益空间烧孔，保证单纵模输出。该器件具有结构简单稳固、频率及功率的噪声小、线宽窄、调节容易、单频输出功率相对较高的优点。

非平面环形腔激光器通常采用端面泵浦，利用激光介质上下两个大面和左右两个侧面与热沉接触的方式散热。激光介质对泵浦光的吸收长度不超过4mm，其热量主要集中在泵浦光通过的4mm区域内。由于激光介质的厚度小于宽度，所以激光介质厚度方向的温度梯度要比宽度方向的温度梯度大很多，导致厚度方向的热焦距要比宽度方向的热焦距小，这种热焦距在两个方向上的不对称造成了输出椭圆光斑光束，影响了非平面环形腔激光器在一些方面的实际应用。

发明内容

为了克服非平面环形腔激光器现有散热方式的不足,本发明提供一种改善非平面环形腔激光器输出光束对称性的装置，该装置可保障非平面环形腔激光器输出光斑成圆形。

本发明的技术解决方案如下：

一种改善非平面环形腔激光器输出光束对称性的装置，非平面环形腔激光器包含激光介质、上热沉和下热沉，所述上热沉和下热沉夹持在所述激光介质上下两个大面和左右两个侧面上，其特点是在所述的上热沉和下热沉与所述的激光介质上下两个大面相贴合的面上沿泵浦激光输入方向都设有相对的凹槽，该凹槽的中心位置与泵浦光的中心位置相同，该凹槽的长度为5-8mm，宽度为1mm，深度为1.5mm。

本发明的有益效果是，

通过在泵浦方向设置凹槽，使处于泵浦区域的激光介质与热沉绝缘，热量只能从凹槽两边进行散热，等效效果为增加了厚度方向的散热长度，目的是使激光介质在上下、左右两个方向上的散热近似对称，从而获得对称的热焦距，最终实现对称的激光输出，且成本低廉，结构简单，易于实现。

附图说明

图1是本发明非平面环形腔激光介质的泵浦和输出光路图。

图2是本发明改善非平面环形腔激光器输出对称性装置的结构示意图。

图3是图2中热沉的分解图。

图4是本发明所述非平面环形腔激光介质厚度方向热量的流向图。

图中：1－激光介质，2－上热沉，3－下热沉，4－凹槽，5－泵浦光，6－输出激光。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2所示，本发明改善非平面环形腔激光器输出对称性装置，包括非平面环形腔激光介质1（参见图1）和热沉，其中热沉分为上热沉2和下热沉3两部分，夹持在激光介质1上下两个大面和左右两个侧面上。在本实施例中，激光介质1的长、宽、高分别为8mm、11mm、3mm，2W的泵浦光以45°角从激光介质1的前表面中心入射，在激光介质1中沿着折射角传输，如图1所示。在泵浦光的折射方向上，激光介质1吸收泵浦光，泵浦区域集中在激光介质1中心的圆形区域，如图4所示，其中一部分转化为热成为热源，当不存在凹槽装置4时，热量在厚度方向直接通过图4的细箭头方向传输，传输长度远小于左右方向，造成了两个方向上的温度梯度不相等，使得输出激光呈椭圆形。为了使两个方向的温度梯度相等，沿着泵浦光的方向在上热沉2和下热沉3中挖出凹槽4，如图3所示，形成空气绝热槽，其方向与泵浦光方向一致，在这种情况下，热量在上下方向通过图4的粗箭头方向传输，等效为增加了厚度方向的散热长度。凹槽4的中心位置与激光介质1的中心位置相同，且其长度、宽度、深度尺寸分别为5mm、1mm、1.5mm时，上下、左右两个方向的温度梯度近似相等，能够有效地改善非平面环形腔激光器输出激光的对称性。

当图1所示的激光介质1的长度尺寸为13mm，而其他初始条件不变时，凹槽4的长度尺寸变成8mm，宽度、深度、位置参数不变，同样可以有效地改善非平面环形腔激光器输出激光的对称性。

Claims (1)

1.一种改善非平面环形腔激光器输出光束对称性的装置，非平面环形腔激光器包含激光介质（1）、上热沉（2）和下热沉（3），所述上热沉（2）和下热沉（3）夹持在所述激光介质（1）上下两个大面和左右两个侧面上，其特征是在所述的上热沉（2）和下热沉（3）与所述的激光介质（1）上下两个大面相贴合的面上沿泵浦激光输入方向都设有相对的凹槽（4），该凹槽（4）的中心位置与泵浦光（5）的中心位置相同，该凹槽（4）的长度为5-8mm，宽度为1mm，深度为1.5mm。

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