CN104682177B - 激光器增益介质及具有该增益介质的激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，增益介质本体具有与激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与前端面呈相对设置的后端面，增益介质还包括设于增益介质本体的前端面上的辅助介质，辅助介质的侧端设有供泵浦光束入射的入射面和供激光光束输出的输出面，且入射面与泵浦光束呈垂直设置，输出面与激光光束呈垂直设置。由于增益介质配置有辅助介质，通过其吸收部分自发辐射光子，以此抑制增益介质本体产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体能够承受更大的热量。本发明还提供一种具有该增益介质的激光器。

Description

激光器增益介质及具有该增益介质的激光器

技术领域

本发明涉及激光器的技术领域，尤其涉及一种激光器增益介质及具有该增益介质的激光器。

背景技术

当前用于激光器领域的薄片增益介质，其前表面镀有对泵浦光束及激光光束高透射的高透射膜，以使泵浦光束及激光光束较好地透射在薄片增益介质表面上，同时，也在薄片增益介质的后表面镀有对泵浦光束及激光光束的高反射膜，以使薄片增益介质能够较好地将泵浦光束及激光光束反射，但是这样的薄片增益介质结构存在如下问题：由于在薄片增益介质的前端面镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜，其容易因处在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况，严重时甚至引起薄片增益介质的碎裂。

同时地，目前的增益介质普遍采用单面冷却，其具体操作为：将薄片增益介质固定在高热导率的紫铜冷却热沉上，该冷却热沉开设有冷却液微通道，而冷却液微通道内配有高速流动的冷却液。冷却时，先通过热传导的方式将薄片增益介质的热量传导到冷却热沉中，再在冷却液微通道内将热量与冷却液进行热交换，然后由高速流动的冷却液将热量带走。但是此种冷却方式的冷却液经过多次的热传导和热交换后，其冷却效率及冷却能力会逐渐下降。同时地，由于增益介质所吸收的泵浦光能量分布多为高斯分布或者平顶分布，所以此种单面的冷却方式，容易导致增益介质出现中间温度较高而周边温度较低的情况，即，在增益介质中形成由中心处到边缘的温度梯度，近似为高斯分布或者平顶分布。而一旦增益介质上出现温度梯度的情况，不但容易使其出现变形，而且还会使其中间膨胀凸起，以致使激光器形成热透镜效应，严重时甚至引起薄片增益介质的碎裂。

为此，一些设计人员会在增益介质的前后端面均设置有冷却单元，以此进一步地冷却增益介质，降低其因散热不充分或不及时而出现变形、凸起等缺陷。如公开号为CN101854021A的中国专利，其公开了一种闪光灯泵浦板条增益模块，该板条增益模块的一个大面与热沉紧密接触，另一个大面与具有循环冷却液的流动空间接触，且该循环冷却液在流动空间内流通。尽管此种设计相对于单面冷却方式能给增益介质带来进一步的冷却，但是，若将此种冷却方式应用在激光器的增益介质的散热，会存在以下问题：增益介质的用以与光束接触的前端面虽可充分及时散热，但光束与循环冷却液接触后会产生折射并偏离预定入射路径，无疑难以保证预定的光量照射在增益介质上，影响了泵浦光束与激光光束的增益效果。

因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种具有能使泵浦光束、激光光束透射至增益介质本体上的辅助介质的激光器增益介质，以解决现有技术中因在增益介质的前端面镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜而容易会在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况及增益介质容易因温度过高出现碎裂的问题；同时，还提供一种激光器。

本发明是这样实现的，一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质本体具有与所述激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置的后端面，所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助介质的侧端设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入射面与所述泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置。

具体地，所述辅助介质包括圆台状本体，所述圆台状本体具有顶面、与所述顶面相对设置且其表面面积大于所述顶面的表面面积的底面和包围所述顶面与所述底面之间的弧面，所述入射面、所述输出面均设于所述弧面上，且所述入射面与所述输出面呈对称设置；

所述入射面或所述输出面与所述底面夹设有第一夹角c，所述弧面与所述底面夹设有第二夹角d，且所述第一夹角与所述第二夹角的关系为47°＜d＜c＜70°。

进一步地，所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述顶面上由外往内、自上往下环设有一顶部凸台；所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述底面上由外往内、自下往上环设有一底部凸台；

所述底部凸台连接固定在所述增益介质本体的前端面上。

较佳地，所述增益介质本体的后端面镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层。

较佳地，所述入射面和/或所述输出面镀有对所述泵浦光束和/或所述激光光束高透射的高透射膜层。

较佳地，所述辅助介质为钇铝石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷，所述增益介质本体掺杂有激活离子，且所述激活离子为Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺或Ho³⁺。

本发明还提供一种激光器，包括有用以产生泵浦光的泵浦源、激光高反镜、激光输出镜、安装底座、上述的增益介质及用于对所述增益介质进行冷却的冷却装置，所述泵浦源、所述激光高反镜、所述激光输出镜、所述增益介质及所述冷却装置均安装在安装底座上，所述激光高反镜与所述入射面呈平行设置，所述激光输出镜与所述输出面呈平行设置。

进一步地，所述冷却装置包括用于冷却所述增益介质本体的后端面的后端冷却单元、用于冷却所述增益介质本体的前端面的前端冷却单元及用以使所述后端冷却单元、所述增益介质及所述前端冷却单元连接固定的锁紧机构；

所述后端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供后端冷却液储存并使该后端冷却液与所述增益介质本体的后端面接触换热的后端腔体，所述增益介质本体的后端面密封设于所述后端腔体的一侧内；

所述前端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供前端冷却液储存并使该前端冷却液与所述辅助介质接触换热的前端腔体，所述辅助介质的一端固设在所述前端腔体的一侧内，所述辅助介质的另一端连接于所述增益介质的前端面并固设在所述后端腔体的一侧上；

所述锁紧机构分别连接于所述后端冷却单元、所述增益介质及所述前端冷却单元；

具体地，所述增益介质本体与所述辅助介质对所述泵浦光束的折射率为n1，所述后端冷却液对所述泵浦光束的折射率为n2，所述泵浦光束的入射角 且所述泵浦光束的入射角与所述第一夹角、所述第二夹角的关系为c＞d＞a；

所述增益介质本体与所述辅助介质对所述激光光束的折射率为n3，所述后端冷却液对所述激光光束的折射率为n4，所述激光光束的入射角 且所述激光光束的入射角与所述第一夹角、所述第二夹角的关系为c＞d＞b。

进一步地，所述泵浦光束的入射角、所述激光光束的入射角、所述第一夹角、所述第二夹角之间的关系为c＞d＞max｛a，b｝。

较佳地，所述激光高反镜镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述泵浦光束高透射的高透射膜层；

所述激光输出镜镀有对所述泵浦光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述激光光束部分透射的部分透射膜层。

本发明的激光器增益介质技术效果为：由于增益介质配置有辅助介质，以此可以吸收部分自发辐射光子，从而抑制增益介质本体产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体能够承受更大的热量，并提高激光器的输出功率、稳定性及光束质量。

进一步地，由于辅助介质通过直接粘合技术粘接在增益介质本体之上，且辅助介质对泵浦光束、激光光束的折射率与增益介质本体对泵浦光束、激光光束的折射率非常接近，从而泵浦光束和激光光束在从辅助介质传到增益介质本体的过程中，不会发生折射；而且在此基础上，仅通过在辅助介质开设的入射面、输出面上对应镀有对泵浦光束和激光光束都高透射的高透射膜层，便能够保证泵浦光束和激光光束的高透射，由此，即可避免在增益介质本体的前端面镀对泵浦光束和激光光束都高透射的高透射膜层。

更进一步地，因激光光束与泵浦光束方向相同，属同轴光束，所以在增益介质本体内，能够获得较大的泵浦光束和激光光束的重叠区域，从而提高激光器的电光转换效率。

本发明提供的激光器的技术效果为：由于激光器的增益介质配置有辅助介质，以此可以吸收部分自发辐射光子，从而抑制增益介质本体产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体能够承受更大的热量，并提高激光器的输出功率、稳定性及光束质量。

进一步地，激光器的冷却装置配置有后端冷却单元、前端冷却单元，使到后端冷却单元的后端冷却液冷却增益介质本体的后端面，前端冷却单元的前端冷却液冷却增益介质本体的前端面，从而使到增益介质本体上的热量能够快速地传递到后端冷却液、前端冷却液中去，相比普通激光器采用的背面微通道冷却热沉的冷却方式，缩短了增益介质的热量与冷却液进行热交换的路径，大幅度提高了冷却效率。

进一步地，由于辅助介质的特殊结构形状并加上与后端冷却单元、前端冷却单元的结合，泵浦光束和激光光束入射到增益介质本体之后，能够在增益介质本体和冷却液的接触面上产生物理上的全反射现象，而发生在此处的全反射现象不仅能够将未被增益介质本体吸收的泵浦光能量反射，还能够在形成的谐振腔内部提供激光的全反射。故此，可避免在增益介质本体的后端面镀对泵浦光束和激光光束都高反射的高反射膜层。

进一步地，由于辅助介质通过直接粘合技术粘接在增益介质本体之上，且辅助介质对泵浦光束、激光光束的折射率与增益介质本体对泵浦光束、激光光束的折射率非常接近，从而泵浦光束和激光光束在从辅助介质传到增益介质本体的过程中，不会发生折射；而且在此基础上，仅通过在辅助介质开设的入射面、输出面上对应镀有对泵浦光束和激光光束都高透射的高透射膜层，便能够保证泵浦光束和激光光束的高透射，由此，即可避免在增益介质本体的前端面镀对泵浦光束和激光光束都高透射的高透射膜层。

更进一步地，因激光光束与泵浦光束方向相同，属同轴光束，所以在增益介质本体内，能够获得较大的泵浦光束和激光光束的重叠区域，从而提高激光器的电光转换效率。

附图说明

图1为本发明实施例的激光器的示意图；

图2为本发明实施例的激光器的爆炸图；

图3为本发明实施例的激光器的泵浦光束和激光光束反射在增益介质上的示意图；

图4为图3中A的放大图；

图5为本发明实施例的激光器的增益介质的示意图

图6为本发明实施例的激光器的泵浦光束和激光光束反射在增益介质上的入射角的示意图；

图7为本发明实施例的激光器的辅助介质的示意图；

图8为本发明实施例的激光器的辅助介质的另一角度的示意图；

图9为本发明实施例的激光器的辅助介质的另一角度的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图5及图6，本发明提供一种激光器增益介质23，包括一增益介质本体231，增益介质本体231具有与激光器的泵浦光束40和激光光束50接触的前端面2311及与前端面2311呈相对设置的后端面2312，增益介质23还包括设于增益介质本体231的前端面2311上用以辅助增益介质本体231散热并能使泵浦光束40、激光光束50透射至增益介质本体231上的辅助介质232，辅助介质232的侧端设有供泵浦光束40入射的入射面2326和供激光光束50输出的输出面2327，且入射面2326与泵浦光束40呈垂直设置，输出面2327与激光光束50呈垂直设置。其中，较佳地，本实施例的辅助介质232为未掺杂介质，即，该辅助介质232采用与增益介质本体231一样材质的介质，当然，该辅助介质232亦可采用与增益介质本体231的材质不一样但不会使从其射至增益介质本体231上的光束发生较大折射率的介质，以保证辅助介质232的热导率以及降低泵浦光束40、激光光束50在辅助介质232透射时发生折射的情况。

由于配置有辅助介质232，通过其吸收部分自发辐射光子，以此抑制增益介质本体231产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体231能够承受更大的热量。

请参阅图7至图9，辅助介质232包括圆台状本体2320，圆台状本体2320具有顶面2321、与顶面2321相对设置且其表面面积大于顶面2321的表面面积的底面2322及包围顶面2321与底面2322之间的空间的弧面2323，入射面2326、输出面2327均设于弧面2323上，且入射面2326与输出面2327呈对称设置。同时，入射面2326或输出面2327与底面2322夹设有第一夹角c，弧面2323与底面2322夹设有第二夹角d，且第一夹角与第二夹角的关系为47°＜d＜c＜70°。由此，即可保证在增益介质本体231的前端面2311不设置透射膜层、后端面2312不设置反射膜层也能发挥其增益作用，同时也可避免在增益介质本体231的前端面2311镀有透射膜层、后端面2312镀有反射膜层而容易会在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况，以及增益介质本体231容易因温度过高出现碎裂的问题。

请继续参阅图7至图9，圆台状本体2320以其中心线作为旋转轴在顶面2321上由外往内、自上往下环设有一顶部凸台2324，圆台状本体2320以其中心线作为旋转轴在底面2322上由外往内、自下往上环设有一底部凸台2325。由于一般的泵浦光呈中心对称的圆形，且泵浦光能量中心最集中，向周边越来越弱，故，将顶部凸台2324和底部凸台2325设置为圆柱状，可较好地保证增益介质本体231的前端面2311的热量能够均匀向外辐射。

底部凸台2325粘接在增益介质本体231的前端面2311上，较佳地，本实施例的底部凸台2325通过采用化学无胶直接粘合技术（CADB，chemically activated directbonding）粘接在增益介质本体231的前端面2311上。

较佳地，增益介质本体231的后端面2312镀有对激光光束50高反射的高反射膜层（图中未标示），以此保证激光光束50的反射使用，有效地提高其使用率。

入射面2326和/或输出面2327镀有对泵浦光束40和/或激光光束50高透射的高透射膜层（图中未标示），以最大程度地保证泵浦光束40、激光光束50能够完全透过辅助介质232而不发生折射损失。同时，以此避免了在增益介质本体231的前端面2311镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜容易因处在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况。

由于辅助介质232通过直接粘合技术粘接在增益介质本体231之上，且辅助介质232对泵浦光束40、激光光束50的折射率与增益介质本体231对泵浦光束40、激光光束50的折射率非常接近，从而泵浦光束40和激光光束50在从辅助介质232传到增益介质本体231的过程中，不会发生折射；而且在此基础上，仅通过在辅助介质232开设的入射面2326、输出面2327上镀有对泵浦光束40和激光光束50都高透射的高透射膜层，便能够保证泵浦光束40和激光光束50的高透射，由此，即可避免在增益介质本体231的前端面2311镀对泵浦光束40和激光光束50都高透射的高透射膜层。

同时，也因泵浦光束40和激光光束50方向相同，属同轴光束，所以在增益介质本体231内，能够获得较大的泵浦光束40和激光光束50的重叠区域，以此能够有效地提高激光器的电光转换效率。

作为本实施例的优选方案，辅助介质232为钇铝石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷，增益介质本体231掺杂有激活离子，且激活离子为Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺或Ho³⁺。

（1）如增益介质本体231掺杂的激活离子为Yb³⁺，则其与辅助介质232的组合为：

Yb³⁺：YAG；

Yb³⁺：GGG；

Yb³⁺：玻璃；

Yb³⁺：YVO₄、Yb³⁺：GdVO₄、Yb³⁺：LuVO₄；

Yb³⁺：KGW、Yb³⁺：KYW、Yb³⁺：NGW、Yb³⁺：KLW；

Yb³⁺：Sc₂O₃、Yb³⁺：Lu₂O₃、Yb³⁺：LuAG、Yb³⁺：YCOB、Yb³⁺：ScYLO。

（2）如增益介质本体231掺杂的激活离子为Nd³⁺，则其与辅助介质232的组合为：

Nd³⁺：YAG；

Nd³⁺：GGG；

Nd³⁺：玻璃；

Nd³⁺：YVO₄、Nd³⁺：GdVO₄、Nd³⁺：LuVO₄；

（3）如增益介质本体231掺杂的激活离子为Tm³⁺，则其与辅助介质232的组合为：

Tm³⁺：KLW；

Tm³⁺：Lu₂O₃；

（4）如增益介质本体231掺杂的激活离子为Ho³⁺，则其与辅助介质232的组合为：

Ho³⁺：YAG

请参阅图1及图2，本发明还提供一种激光器100，包括有用以产生泵浦光的泵浦源60、泵浦光传导光纤91、泵浦光聚焦镜92、激光高反镜70、增益介质本体231、激光输出镜80、安装底座30、上述的增益介质23及用于对增益介质23进行冷却的冷却装置20，泵浦源60、泵浦光传导光纤91、泵浦光聚焦镜92、激光高反镜80、增益介质23、激光输出镜80及冷却装置20均安装在安装底座30上，激光高反镜70与入射面2326呈平行设置，激光输出镜80与输出面23276的另外一个呈平行设置，由此保证泵浦光束40、激光光束50能够较好地入射至增益介质本体231上，以发生全反射。

冷却装置20包括后端冷却单元22、前端冷却单元21及锁紧机构24，下面对冷却装置20的各部件进一步地详述：

如图1及图2所示，后端冷却单元22用于冷却增益介质本体231的后端面2312，其设于安装底座30上，且后端冷却单元22包括有供后端冷却液储存并使该后端冷却液与增益介质本体231的后端面2312接触换热的后端腔体221，增益介质本体231的后端面2312密封设于后端腔体221的一侧内；

前端冷却单元21用于冷却增益介质本体231的前端面2311，其设于安装底座30上，且前端冷却单元21包括有供前端冷却液储存并使该前端冷却液与增益介质本体231的前端面2311接触换热的前端腔体211，辅助介质232一端固设在前端腔体211的一侧内，辅助介质232的另一端连接于增益介质本体231的前端面2311并固设在后端腔体221的一侧上；

锁紧机构24用以使后端冷却单元22、增益介质23及前端冷却单元21连接固定，其分别连接于后端冷却单元22、增益介质23及前端冷却单元21。

由于冷却装置20配置有后端冷却单元22、前端冷却单元21，使到后端冷却单元22的后端冷却液冷却增益介质本体231的后端面2312，前端冷却单元21的前端冷却液冷却增益介质本体231的前端面2311，从而使到增益介质本体231上的热量能够快速地传递到后端冷却液、前端冷却液中去，相比普通激光器采用的背面微通道冷却热沉的冷却方式，缩短了增益介质本体231的热量与冷却液进行热交换的路径，大幅度提高了冷却效率；同时，借由辅助介质232，既使增益介质本体231合理地与后端冷却单元22、前端冷却单元21连接固定，还能够吸收部分自发辐射光子，以此抑制增益介质本体231产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体231能够承受更大的热量，并提高激光器100的输出功率、稳定性及光束质量。

其中，辅助介质232的顶部凸台2324密封设于前端腔体211的一侧内，优选地，本实施例的顶部凸台2324和前端腔体211之间的缝隙处进行填锡焊接，从而达到密封的效果；底部凸台2325粘接在增益介质本体231的前端面2311上并固设在后端腔体221的一侧上，较佳地，本实施例的底部凸台2325通过采用化学无胶直接粘合技术（CADB，chemicallyactivated direct bonding）粘接在增益介质本体231的前端面2311上，并且底部凸台2325和后端腔体221的缝隙之间进行填锡焊接，以达到密封的效果。

进一步地，增益介质本体231与辅助介质232对泵浦光束40的折射率为n1，后端冷却液对泵浦光束40的折射率为n2，泵浦光束40的入射角 其中，泵浦光束40的入射角a可参见图5，且泵浦光束40的入射角与第一夹角、第二夹角的关系为c＞d＞a，由此，可以较好地保证泵浦光束40发生全反射；

增益介质本体231与辅助介质232对激光光束50的折射率为n3，后端冷却液对激光光束50的折射率为n4，激光光束50的入射角其中，激光光束50的入射角b可参见图5，且激光光束50的入射角与第一夹角、第二夹角的关系为c＞d＞b，由此，可以较好地保证激光光束50发生全反射。

优选地，泵浦光束40的入射角、激光光束50的入射角、第一夹角、第二夹角之间的关系为c＞d＞max｛a，b｝，换言之，只要第一夹角c、第二夹角d大于泵浦光束40的入射角a与激光光束50的入射角b当中的最大值，即可较好地保证泵浦光束40、激光光束50的全反射。

由于在辅助介质232上开设有入射面2326、输出面2327，并在入射面2326、输出面2327上镀有高透射膜，保证了泵浦光束40和激光光束50的高透射，使到泵浦光束40和激光光束50入射到增益介质本体231之后，能够在增益介质本体231和后端冷却液的接触面上产生物理上的全反射现象，而发生在此处的全反射现象不仅能够将未被增益介质本体231吸收的泵浦光能量反射，还能够在形成的谐振腔内部提供激光的全反射，同时，还避免了在增益介质本体231的前端面2311镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜容易因处在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况。

进一步地，也由于辅助介质232通过直接粘合技术粘接在增益介质本体231之上，且辅助介质232对泵浦光束40、激光光束50的折射率与增益介质本体231对泵浦光束40、激光光束50的折射率非常接近，从而泵浦光束40和激光光束50在从辅助介质232传到增益介质本体231的过程中，不会发生折射；而且在此基础上，仅通过在辅助介质232开设的入射面2326、输出面2327上镀有对泵浦光束40和激光光束50都高透射的高透射膜层，便能够保证泵浦光束40和激光光束50的高透射，由此，即可避免在增益介质本体231的前端面2311镀对泵浦光束40和激光光束50都高透射的高透射膜层。

同时，也因泵浦光束40和激光光束50方向相同，属同轴光束，所以在增益介质本体231内，能够获得较大的泵浦光束40和激光光束50的重叠区域，以此能够有效地提高激光器的电光转换效率。

再有的是，本实施例的增益介质本体231的前端面2311是通过辅助介质232前端冷却单元21连接，即增益介质本体231的前端面2311与前端冷却单元21的前端冷却液间接换热，同时，根据激光器100工作时增益介质本体231形成了由中心处到边缘的温度梯度，前端冷却单元21主要针对增益介质本体231的前端面2311的中间部分进行冷却，由此可以合理地减小增益介质本体231中间部分和周边部分的温度差距，有效降低增益介质本体231的热透镜效应。

请参阅图2，后端冷却单元22还包括与后端腔体221的另一侧呈密封设置的后端密封盖222、设于后端密封盖222上用以供后端冷却液进入后端腔体221的后端进入口223及设于后端密封盖222上用以供经换热后的后端冷却液流出后端腔体221的后端流出口224，后端进入口223与后端流出口224呈间隔设置。其中，借由后端密封盖222、增益介质本体231的后端面2312，使到后端腔体221能够处于密封状态；同时，再借由后端进入口223、后端流出口224，使到后端冷却液能够不断进入后端腔体221与增益介质本体231的后端面2312换热，及时迅速地冷却增益介质本体231的后端面2312，并同时使到经换热后的后端冷却液流走，从而使到后端腔体221的内部形成一个循环冷却系统。

前端冷却单元21还包括与前端腔体211的另一侧呈密封设置的前端密封盖212、设于前端密封盖212上用以供前端冷却液进入前端腔体211的前端进入口213及设于前端密封盖212上用以供经换热后的前端冷却液流出前端腔体211的前端流出口214，前端进入口213与前端流出口214呈间隔设置。其中，借由前端密封盖212、增益介质本体231的前端面2311，使到前端腔体211能够处于密封状态；同时，再借由前端进入口213、前端流出口214，使到前端冷却液能够不断进入前端腔体211与增益介质本体231的前端面2311换热，及时迅速地冷却增益介质本体231的前端面2311，并同时使到经换热后的前端冷却液流走，从而使到前端腔体211的内部形成一个循环冷却系统。

进一步地，后端冷却单元22还包括供后端腔体221安装并使后端腔体221滑动设于安装底座30上的后端滑动块225，后端腔体221通过一包覆其外表面且与后端滑动块225连接的后端夹持盖226夹持固定在后端滑动块225上。在本实施例中，先将后端腔体221置于后端滑动块225上，然后把后端夹持盖226盖上后端腔体221的外表，接着，再利用螺钉将后端夹持盖226固定在后端滑动块225上，由此使到后端腔体221安装在后端滑动块225上。

前端冷却单元21还包括供前端腔体211安装并使前端腔体211滑动设于安装底座30上的前端滑动块215，前端腔体211通过一包覆其外表面且与前端滑动块215连接的前端夹持盖216夹持固定在前端滑动块215上。在本实施例中，先将前端腔体211置于前端滑动块215上，然后把前端夹持盖216盖上前端腔体211的外表，接着，再利用螺钉将前端夹持盖216固定在前端滑动块215上，由此使到前端腔体211安装在前端滑动块215上。

请再参阅图2，冷却装置20还包括设于安装底座30上的直线滑轨25，后端滑动块225的底端开设有与直线滑轨25滑动配合的后端滑动槽（图中未标示），后端滑动块225通过后端滑动槽与直线滑轨25的滑动配合而滑动设于安装底座30上；

前端滑动块215的底端开设有与直线滑轨25滑动配合的前端滑动槽（图中未标示），前端滑动块215通过前端滑动槽与直线滑轨25的滑动配合而滑动设于安装底座30上。

当后端滑动块225和前端滑动块215置于直线滑轨25上时，后端冷却单元22、前端冷却单元21只能沿直线滑轨25直线滑行，同时，后端冷却单元22与前端冷却单元21受到的作用力为方向相反、大小相同且在同一直线上，因此，有利于缓和因压力引起增益介质本体231内部的应力及变形，并且也能进一步提高激光器100的稳定性。

具体地，增益介质本体231的厚度为100μm～1500μm，其中，由于本实施例的增益介质本体231为薄片增益介质本体231，选取厚度为100μm～1500μm，有利于将其与辅助介质232的底部凸台2325粘接。

具体地，为了既保证后端冷却液能够较好地冷却增益介质本体231的后端面2312又能保证后端冷却液对泵浦光束40、激光光束50的折射在一定范围，以使泵浦光束40、激光光束50能够发生全反射，较佳地，后端冷却液为纯水、乙醇或液氮。同时地，为了保证增益介质本体231的前端面2311合理散热冷却，前端冷却液为纯水、乙醇或液氮。

进一步地，激光输出镜80镀有对泵浦光束40高反射的高反射膜层（图中未标示）激光高反镜70镀有对激光光束50高反射的高反射膜层（图中未标示），并镀有对泵浦光束40高透射的高透射膜层（图中未标示）；激光输出镜80镀有对泵浦光束40高反射的高反射膜层（图中未标示），并镀有对激光光束50部分透射的部分透射膜层（图中未标示）。

如图3及图4所示，当泵浦光束40在增益介质本体231的后端面2312发生全反射，未被增益介质本体231吸收的泵浦光束40能量全反射之后，从增益介质本体231的另外一侧射出，垂直入射到激光器100的激光输出镜80，因激光输出镜80镀有对泵浦光束40高反射的高反射膜层，因此泵浦光束40又被反射，再次进入增益介质本体231，并再次被增益介质本体231吸收，这样，泵浦光束40经过多次反射在增益介质本体231后，可以增加增益介质本体231对泵浦光束40的吸收，进一步提高泵浦光束40的能量利用率。

同理，由于激光光束50垂直经过辅助介质232的输出面2327并射在增益介质本体231上，其会在增益介质本体231与后端冷却液的分界面上发生全反射，然后垂直经过辅助介质232的入射面2326，再入射到激光输出镜80，因激光输出镜80镀有对激光光束50部分透射的部分透射膜层，能对激光光束50部分反射、部分透射，换言之，一部分激光能量从激光输出镜80输出，另外一部分反射回到增益介质本体231，以此来回重复反射，不断振荡放大，由此，增益介质本体231、激光高反镜70、激光输出镜80、构成整个谐振腔。

以上所述仅为本发明较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质本体具有与所述激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置的后端面，其特征在于：所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助介质的侧端设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入射面与所述泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置；所述入射面和/或所述输出面镀有对所述泵浦光束和/或所述激光光束高透射的高透射膜层；所述入射面或所述输出面与所述辅助介质的底面夹设有第一夹角c，所述辅助介质的弧面与所述底面夹设有第二夹角d，且所述第一夹角与所述第二夹角的关系为47°＜d＜c＜70°。

2.如权利要求1所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质包括圆台状本体，所述圆台状本体具有顶面、与所述顶面相对设置且其表面面积大于所述顶面的表面面积的底面和包围所述顶面与所述底面之间的弧面，所述入射面、所述输出面均设于所述弧面上，且所述入射面与所述输出面呈对称设置。

3.如权利要求2所述的激光器增益介质，其特征在于：所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述顶面上由外往内、自上往下环设有一顶部凸台；所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述底面上由外往内、自下往上环设有一底部凸台；

所述底部凸台连接固定在所述增益介质本体的前端面上。

4.如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述增益介质本体的后端面镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层。

5.如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质为钇铝石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷，所述增益介质本体掺杂有激活离子，且所述激活离子为Yb³⁺、Nd³⁺、Tm³⁺或Ho³⁺。

6.一种激光器，其特征在于：包括有用以产生泵浦光的泵浦源、激光高反镜、激光输出镜、安装底座、权利要求1-5任一项所述的增益介质及用于对所述增益介质进行冷却的冷却装置，所述泵浦源、所述激光高反镜、所述激光输出镜、所述增益介质及所述冷却装置均安装在安装底座上，所述激光高反镜与所述入射面呈平行设置，所述激光输出镜与所述输出面呈平行设置。

7.如权利要求6所述的激光器，其特征在于：所述冷却装置包括用于冷却所述增益介质本体的后端面的后端冷却单元、用于冷却所述增益介质本体的前端面的前端冷却单元及用以使所述后端冷却单元、所述增益介质及所述前端冷却单元连接固定的锁紧机构；

所述后端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供后端冷却液储存并使该后端冷却液与所述增益介质本体的后端面接触换热的后端腔体，所述增益介质本体的后端面密封设于所述后端腔体的一侧内；

所述前端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供前端冷却液储存并使该前端冷却液与所述辅助介质接触换热的前端腔体，所述辅助介质的一端固设在所述前端腔体的一侧内，所述辅助介质的另一端连接于所述增益介质的前端面并固设在所述后端腔体的一侧上；

所述锁紧机构分别连接于所述后端冷却单元、所述增益介质及所述前端冷却单元。

8.如权利要求7所述的激光器，其特征在于：所述增益介质本体与所述辅助介质对所述泵浦光束的折射率为n1，所述后端冷却液对所述泵浦光束的折射率为n2，所述泵浦光束的入射角且所述泵浦光束的入射角与所述第一夹角、所述第二夹角的关系为c＞d＞a；

所述增益介质本体与所述辅助介质对所述激光光束的折射率为n3，所述后端冷却液对所述激光光束的折射率为n4，所述激光光束的入射角b≥且所述激光光束的入射角与所述第一夹角、所述第二夹角的关系为c＞d＞b。

9.如权利要求8所述的激光器，其特征在于：所述泵浦光束的入射角、所述激光光束的入射角、所述第一夹角、所述第二夹角之间的关系为c＞d＞max{a，b}。

10.如权利要求6所述的激光器，其特征在于：所述激光高反镜镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述泵浦光束高透射的高透射膜层；

所述激光输出镜镀有对所述泵浦光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述激光光束部分透射的部分透射膜层。