CN103296573B - 一种均匀离心泵浦固体激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均匀离心泵浦固体激光器，包括单端电极筒形惰性气体放电灯、激光介质筒体、谐振腔、激光激励源和控制单元，单端电极筒形惰性气体放电灯包括筒形石英玻璃的灯体，灯体由相间隔套设的内筒和外筒构成，在灯体环形空间的两端对称密封设置有第一环形电极和第二环形电极，第二环形电极的电源连接端连接的导线的延伸端与第一环形电极的电源连接端位于灯体的同侧；控制单元与激光激励源电性连接。本发明实现了泵浦光的均匀照射，有效提高光能利用率、降低了热损耗，本发明可大幅提升激光转换效率，利于制造较大能量的激光器，并可降低激光器系统的制造成本，减小设备体积，适用于高功率激光器。

Description

一种均匀离心泵浦固体激光器

技术领域

本发明涉及一种激光器，尤其涉及一种均匀离心泵浦固体激光器，属于激光器技术领域中的高功率激光技术范畴。

背景技术

在高功率激光技术领域中，通过灯泵浦方式激励激光器中的激光介质，以获得高功率激光。其中以泵浦方式为特征的泵浦技术作为激光器的主要技术之一，其泵浦效果至关重要。目前，现有固体激光器的泵浦方式，多为非均匀泵浦或单向泵浦方式，泵浦均匀性很差，泵浦光传输损耗较大，泵浦效率低，热损耗大，光能利用率较低，造成激光转换效率低，不利于制造较大能量的激光器，并且激光器系统的制造成本较高，设备体积也较大。

有鉴于上述现有的固体激光器存在的诸多缺点，本发明人基于多年研究及现场经验和专业知识，结合实际使用情况和高功率激光器结构技术需求，积极加以改进和创新，以期实现一种能够使得泵浦光均匀照射到激光介质，泵浦效率高、泵浦效果佳，减小泵浦过程损耗，提高瞬间泵浦强度，从而提高电光转换效率的均匀离心泵浦固体激光器。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使得泵浦光均匀照射到激光介质，泵浦效率高、泵浦效果佳，减小泵浦过程损耗，提高瞬间泵浦强度，从而提高电光转换效率的均匀离心泵浦固体激光器。

为达到上述目的，本发明提出一种均匀离心泵浦固体激光器，包括：激光介质筒体，所述激光介质筒体的横截面呈环形，所述激光介质筒体的中心具有轴向贯通的中心腔孔；单端电极筒形惰性气体放电灯，沿轴向设于所述中心腔孔内，所述单端电极筒形惰性气体放电灯包括筒形石英玻璃的灯体，所述灯体由相间隔套设的内筒和外筒构成，所述内筒与所述外筒之间形成有环形空间，在所述环形空间的两端对称密封设置有第一环形电极和第二环形电极，所述第一环形电极的电源连接端伸出所述灯体的一侧，所述第二环形电极的电源连接端伸出所述灯体的另一侧并连接导线，所述导线经由所述内筒的中心腔延伸，且所述导线的延伸端与所述第一环形电极的电源连接端位于所述灯体的同侧；谐振腔，包括分别设置于所述激光介质筒体两端外侧的全反镜和输出镜；激光激励源，所述激光激励源的两电极输出端分别连接所述第一环形电极的电源连接端和所述第二环形电极的导线；控制单元，与所述激光激励源电性连接，用于控制所述激光激励源的启闭。

如上所述的均匀离心泵浦固体激光器，其中，在所述激光介质筒体、所述单端电极筒形惰性气体放电灯的外周设有多条冷却通道，所述冷却通道的输入端和输出端分别连接冷却单元，通过所述冷却单元向各所述冷却通道循环输送冷却介质。

如上所述的均匀离心泵浦固体激光器，其中，所述冷却单元与所述控制单元电性连接，所述控制单元控制所述冷却单元的启闭。

如上所述的均匀离心泵浦固体激光器，其中，在所述内筒的内侧壁上设有筒形反光层。

如上所述的均匀离心泵浦固体激光器，其中，在所述第一环形电极朝向所述第二环形电极的一侧沿周向均布有至少两个第一极点；相应的，在所述第二环形电极朝向所述第一环形电极的一侧对应于所述第一极点设有至少两个第二极点。

如上所述的均匀离心泵浦固体激光器，其中，在所述内筒上设有充气口。

如上所述的均匀离心泵浦固体激光器，其中，所述惰性气体为氙气或氪气。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

1、本发明采用筒形的激光介质筒体内置单端电极筒形惰性气体放电灯的结构，使得惰性气体放电灯产生的泵浦光能够由其内部均匀地向外散射至激光介质筒体，从而均匀的激发激光介质，实现了泵浦光的均匀照射，有效提高光能利用率、降低了热损耗。

2、本发明可大幅提升激光转换效率，利于制造较大能量的激光器，并可降低激光器系统的制造成本，减小设备体积。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明均匀离心泵浦固体激光器的结构示意图；

图2为本发明的单端电极筒形惰性气体放电灯的剖面结构示意图；

图3为图2中的A-A向剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-单端电极筒形惰性气体放电灯；10-灯体；11-内筒；12-外筒；13-环形空间；14-内筒11的中心腔；2-第一环形电极；21-第一环形电极2的电源连接端；22-第一极点；3-第二环形电极；31-第二环形电极3的电源连接端；32-第二极点；33-导线；4-反光层；5-激光介质筒体；51-中心腔孔；6-谐振腔；61-全反镜；62-输出镜；7-激光激励源；8-控制单元；9-冷却单元；91-冷却通道。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

请参考图1、图2、图3，分别为本发明均匀离心泵浦固体激光器的结构示意图；本发明的单端电极筒形惰性气体放电灯的剖面结构示意图；图2中的A-A向剖面结构示意图。

如图1至图3所示，本发明提出的均匀离心泵浦固体激光器，包括单端电极筒形惰性气体放电灯1、激光介质筒体5、谐振腔6、激光激励源7和控制单元8，其中激光介质筒体5的横截面呈环形，激光介质筒体5是激光介质构成的固体结构，该激光介质筒体5的中心具有轴向贯通的中心腔孔51，使得激光介质筒体5呈环形回转体结构，中心腔孔51用于安装单端电极筒形惰性气体放电灯1。单端电极筒形惰性气体放电灯1沿轴向设于激光介质筒体5的中心腔孔51内，使得单端电极筒形惰性气体放电灯1置于激光介质筒体5内部中心，单端电极筒形惰性气体放电灯1向外发射泵浦光，形成离心式泵浦固体激光器。在本发明中，单端电极筒形惰性气体放电灯1包括筒形石英玻璃的灯体10，灯体10由相间隔套设的内筒11和外筒12构成，在内筒11与外筒12之间形成有环形空间13，在环形空间13的两端对称设置有第一环形电极2和第二环形电极3，且第一环形电极2和第二环形电极3将环形空间13的两端密封，使得环形空间13、第一环形电极2和第二环形电极3构成密闭的惰性气体填充空间，用于填充惰性气体。第一环形电极2的电源连接端21伸灯体10的一侧，用于与外接的激光激励源7的一极相连接；第二环形电极3的电源连接端31伸出灯体10的另一侧并连接导线33，导线33经由内筒11的中心腔14延伸，且导线33的延伸端与第一环形电极2的电源连接端21位于灯体10的同侧，并与外接的激光激励源7的另一极相连接，形成单端电源输入结构。谐振腔6包括分别设置于激光介质筒体5两端外侧的全反镜61和输出镜62，用于激光的反射和透射。激光激励源7的两电极输出端分别连接第一环形电极2的电源连接端21和第二环形电极3的导线33。控制单元8与激光激励源7电性连接，用于控制激光激励源7的启闭。这样，控制单元8开启激光激励源7后，第一环形电极2和第二环形电极3通电，灯体10被激励放电产生泵浦光，并由激光介质筒体5的中心均匀地向激光介质筒体5照射。由于本发明的单端电极筒形惰性气体放电灯的灯体采用了筒形的结构，惰性气体通过第一环形电极2和第二环形电极3密封于环形空间13内，与现有的直棒形放电灯相比，本发明产生的泵浦光可均匀照射激光介质筒体5上，有效提高光能利用率、降低了热损耗，进而大幅提升激光转换效率，特别适合于高功率激光技术领域。

进一步的，如图1所示，为了使激光器及时得到冷却，在激光介质筒体5、单端电极筒形惰性气体放电灯1的外周设有多条冷却通道91，冷却通道91的输入端和输出端分别连接冷却单元9，通过冷却单元9向各冷却通道91循环输送冷却介质。冷却介质可以采用冷风或冷却水或其它公知的冷却介质，本发明对此不作限制。

进一步的，如图1所示，冷却单元9与控制单元8电性连接，控制单元8用于控制冷却单元9的启闭，并且还可以对冷却单元9的供冷量进行调节，控制单元8也控制激光激励源7的启闭。

进一步的，为了提高泵浦光的照射强度和利用率，如图2、图3所示，在内筒11的内侧壁上设有由反光材料构成的筒形反光层4，反光层4贴附于内筒11的内侧壁上，使得泵浦光全部由外筒12向外放射。

在本实施例中，在第一环形电极2朝向第二环形电极3的一侧沿周向均布有四个第一极点22，相应的，在第二环形电极3朝向所述第一环形电极2的一侧对应于第一极点22设有四个第二极点32，使放电灯得到充分激励。当然，第一环形电极2和第二环形电极3对称设置的极点数量可根据实际需要进行选择，本发明对此不作限制。

为了便于向环形空间13内填充惰性气体，在内筒11上设有连通至环形空间13内部的充气口。在本发明中，环形空间13内所填充的惰性气体为氙气或氪气或其它适宜的惰性气体。

在使用时，首先第一环形电极2的电源连接端21连接激光激励源7的正极，第二环形电极3的电源连接端31连接激光激励源7的负极。开启激光激励源7，使得第一环形电极2带正电压，第二环形电极3带负电压，形成规定的电压差，从而激励发光体产生泵浦光，泵浦光经由外筒12或经反光层4反射再经由外筒12均匀向外照射在激光介质筒体5上，从而有效提高光能利用率、降低了热损耗，本发明可大幅提升激光转换效率，利于制造较大能量的激光器，并可降低激光器系统的制造成本，减小设备体积，适用于高功率激光器。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (7)

1.一种均匀离心泵浦固体激光器，所述均匀离心泵浦固体激光器包括：

激光介质筒体，所述激光介质筒体的横截面呈环形，所述激光介质筒体的中心具有轴向贯通的中心腔孔；

谐振腔，包括分别设置于所述激光介质筒体两端外侧的全反镜和输出镜；以及

激光激励源和控制单元，所述控制单元与所述激光激励源电性连接，用于控制所述激光激励源的启闭；其特征在于，所述均匀离心泵浦固体激光器还包括：

单端电极筒形惰性气体放电灯，沿轴向设于所述中心腔孔内，所述单端电极筒形惰性气体放电灯包括筒形石英玻璃的灯体，所述灯体由相间隔套设的内筒和外筒构成，所述内筒与所述外筒之间形成有环形空间，在所述环形空间的两端对称密封设置有第一环形电极和第二环形电极，所述第一环形电极的电源连接端伸出所述灯体的一侧，所述第二环形电极的电源连接端伸出所述灯体的另一侧并连接导线，所述导线经由所述内筒的中心腔延伸，且所述导线的延伸端与所述第一环形电极的电源连接端位于所述灯体的同侧；

所述激光激励源的两电极输出端分别连接所述第一环形电极的电源连接端和所述第二环形电极的导线。

2.如权利要求1所述的均匀离心泵浦固体激光器，其特征在于，在所述激光介质筒体、所述单端电极筒形惰性气体放电灯的外周设有多条冷却通道，所述冷却通道的输入端和输出端分别连接冷却单元，通过所述冷却单元向各所述冷却通道循环输送冷却介质。

3.如权利要求2所述的均匀离心泵浦固体激光器，其特征在于，所述冷却单元与所述控制单元电性连接，所述控制单元控制所述冷却单元的启闭。

4.如权利要求1所述的均匀离心泵浦固体激光器，其特征在于，在所述内筒的内侧壁上设有筒形反光层。

5.如权利要求1所述的均匀离心泵浦固体激光器，其特征在于，在所述第一环形电极朝向所述第二环形电极的一侧沿周向均布有至少两个第一极点；相应的，在所述第二环形电极朝向所述第一环形电极的一侧对应于所述第一极点设有至少两个第二极点。

6.如权利要求1所述的均匀离心泵浦固体激光器，其特征在于，在所述内筒上设有充气口。

7.如权利要求1至6中任一项所述的均匀离心泵浦固体激光器，其特征在于，所述惰性气体为氙气或氪气。