CN104682178B - 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，现有激光器的增益介质的冷却方式为：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，此种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。

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；

所述入射面与所述辅助介质的底面夹设有第一夹角c，且47°＜c＜75°，所述输出面与所述辅助介质的底面夹设有第二夹角d，且47°＜d＜75°。

具体地，所述辅助介质主要由正三棱柱部分及圆柱部分组成，所述正三棱柱部分具有三个矩形侧面，且该三个矩形侧面分别为第一矩形侧面、第二矩形侧面、第三矩形侧面，所述第三矩形侧面与所述圆柱部分的上表面贴合连接；

所述辅助介质以所述正三棱柱部分作为其顶端，以所述圆柱部分作为其底端，所述辅助介质的底端连接固定在所述增益介质本体的前端面上；

所述第一矩形侧面为所述入射面，所述第一矩形侧面与所述圆柱部分之间的夹角为所述第一夹角c，所述第二矩形侧面为所述输出面，所述第二矩形侧面与所述圆柱部分之间的夹角为所述第二夹角d，且c=d。

进一步地，所述第一矩形侧面、所述第二矩形侧面、所述第三矩形侧面均为正方形。

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、用以固定所述增益介质的固定机构及用以使所述后端冷却单元、所述增益介质、所述固定机构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，所述辅助介质的一端连接于所述增益介质本体的前端面并固设在所述后端腔体的一侧上；

所述固定机构与所述辅助介质的另一端连接，且该固定机构移动设于所述安装底座上；

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固定机构。

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

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

具体地，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，由于辅助介质具有有辅助入射的第一矩形侧面及第二矩形侧面，并在第一矩形侧面、第二矩形侧面上镀有高透射膜，不但保证了泵浦光束和激光光束的高透射，而且避免了在增益介质本体的前端面镀有高透射膜、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，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第一矩形侧面、第二矩形侧面上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，激光器的冷却装置的后端冷却单元的后端冷却液直接与增益介质本体接触换热，使到增益介质本体上的热量能够快速散去；同时，通过先由辅助介质入射泵浦光束和激光光束，再使该泵浦光束和激光光束射至增益介质本体上，使到辅助介质能够吸收部分自发辐射光子，避免需要将高透射膜设于增益介质所带来的问题，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，并且间接使到增益介质本体能够承受更大的热量。

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、固定机构的结合，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第一矩形侧面、第二矩形侧面上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为图5的增益介质的另一角度的示意图；

图7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8为本发明实施例的激光器的辅助介质的示意图。

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至图8，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入射的入射面和供激光光束50输出的输出面，且入射面与泵浦光束40呈垂直设置，输出面与激光光束50呈垂直设置，入射面与辅助介质232的底面夹设有第一夹角c，且47°＜c＜75°，输出面与辅助介质232的底面夹设有第二夹角d，且47°＜d＜75°。其中，设置47°＜c＜75°、47°＜d＜75°，可较好地避免泵浦光束40、激光光束50在从辅助介质232入射至增益介质本体231时发生较大的折射，从而较好地保证增益介质23的增益效果。

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8，辅助介质232主要由正三棱柱部分2321及圆柱部分2322组成，正三棱柱部分2321具有三个矩形侧面，且该三个矩形侧面分别为第一矩形侧面23211、第二矩形侧面23212、第三矩形侧面23213，第三矩形侧面23213与圆柱部分2322的上表面贴合连接；

辅助介质232以正三棱柱部分2321作为其顶端，以圆柱部分2322作为其底端，辅助介质232的底端粘接在增益介质本体231的前端面2311上，较佳地，本实施例的辅助介质232的底端通过采用化学无胶直接粘合技术（CADB，chemically activated direct bonding）粘接在增益介质本体231的前端面2311上。

第一矩形侧面23211为入射面，第一矩形侧面23211与圆柱部分2322之间的夹角为第一夹角c，第二矩形侧面23212为输出面，第二矩形侧面23212与圆柱部分2322之间的夹角为第二夹角d，且c=d。

请参阅图6，作为本实施例的优选方案，第一矩形侧面23211、第二矩形侧面23212、第三矩形侧面23213均为正方形，以便于正三棱柱部分2321与圆柱部分2322之间的贴合连接，以及保证泵浦光束40和激光光束50的入射。

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。

入射面和/或输出面镀有对泵浦光束40和/或激光光束50高透射的高透射膜层（图中未标示），即，第一矩形侧面23211和/或第二矩形侧面23212镀有对泵浦光束40和/或激光光束50高透射的高透射膜层，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，本发明还提供一种薄片激光器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、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、激光输出镜80、增益介质23及冷却装置20均安装在安装底座30上，激光高反镜70与入射面呈平行设置，激光输出镜80与输出面呈平行设置，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。

如图1及图2所示，冷却装置20包括用于冷却增益介质本体231的后端面2312的后端冷却单元22、用以固定增益介质23的固定机构21及用以使后端冷却单元22、增益介质23、固定机构21连接固定的锁紧机构24；

后端冷却单元22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，辅助介质232的一端连接于增益介质23的前端面并固设在后端腔体221的一侧上；辅助介质232的另一端连接固定在固定机构21上；

固定机构21与辅助介质232的另一端连接，且该固定机构21移动设于安装底座30上；

锁紧机构24分别连接于后端冷却单元22、增益介质23及固定机构21。

由于后端冷却单元22的后端冷却液直接与增益介质本体231接触换热，使到增益介质本体231上的热量能够快速散去；同时，通过先由辅助介质232入射泵浦光束40和激光光束50，再使该泵浦光束40和激光光束50射至增益介质本体231上，避免需要将高透射膜设于增益介质本体231所带来的问题，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，并且间接使到增益介质本体231能够承受更大的热量。还有，后端冷却单元22、固定机构21均移动设于安装底座30上，这样，在安装增益介质本体231时，通过后端冷却单元22和固定机构21之间的移动配合，可较好地使到增益介质本体231定位固定。

其中，辅助介质232的顶端设于固定机构21上，辅助介质232的底端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，本实施例的辅助介质232的底端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，并且辅助介质232的底端放置在后端腔体221内，并在辅助介质232的底端和后端腔体221的缝隙进行填锡焊，将其缝隙焊接，从而达到密封的效果。

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 且泵浦光束40的入射角与第一夹角的关系为c＞a，泵浦光束40的入射角与所述第二夹角的关系为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的入射角且激光光束50的入射角与第一夹角的关系为c＞b，激光光束50的入射角与所述第二夹角的关系为d＞b，由此，可以较好地保证激光光束50发生全反射。

进一步地，泵浦光束40的入射角、激光光束50的入射角、第一夹角之间的关系为c＞max｛a，b｝；

泵浦光束40的入射角、激光光束50的入射角、第二夹角之间的关系为d＞max｛a，b｝。

由于辅助介质232具有有辅助入射的第一矩形侧面23211及第二矩形侧面23212，并在第一矩形侧面23211、第二矩形侧面23212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的后端面镀有对泵浦光束和激光光束都高反射的高反射膜层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的第一矩形侧面23211、第二矩形侧面23212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，所以避免了高透射膜层在高温下产生的变形及热透镜效应。

再有的是，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。

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。

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。

请再参阅图2，增益介质冷却系统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，其中，通过后端滑动槽与直线滑轨25的滑动配合，简单有效地使到后端冷却单元22直线滑行而不产生较大的偏移。

进一步地，固定机构21包括用以与辅助介质232的顶端连接固定的固定架211及供固定架211安装并使固定架211滑动设于安装底座30上的前端滑动块212，较佳地，本实施例的固定架211设有一安装孔，那么，辅助介质232的顶端，即正三棱柱部分2321的尖端直接插入该安装孔，便可以简单有效地使到辅助介质232定位固定；而前端滑动块212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212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、固定机构21只能沿直线滑轨25直线滑行，同时，后端冷却单元22与固定机构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235粘接。

更具体地，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的第二矩形侧面23212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的第一矩形侧面23211，再入射到激光输出镜80；此时，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；

所述入射面与所述辅助介质的底面夹设有第一夹角c，且47°＜c＜75°，所述输出面与所述辅助介质的底面夹设有第二夹角d，且47°＜d＜75°。

2.如权利要求1所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质主要由正三棱柱部分及圆柱部分组成，所述正三棱柱部分具有三个矩形侧面，且该三个矩形侧面分别为第一矩形侧面、第二矩形侧面、第三矩形侧面，所述第三矩形侧面与所述圆柱部分的上表面贴合连接；

所述辅助介质以所述正三棱柱部分作为其顶端，以所述圆柱部分作为其底端，所述辅助介质的底端连接固定在所述增益介质本体的前端面上；

所述第一矩形侧面为所述入射面，所述第一矩形侧面与所述圆柱部分之间的夹角为所述第一夹角c，所述第二矩形侧面为所述输出面，所述第二矩形侧面与所述圆柱部分之间的夹角为所述第二夹角d，且c＝d。

3.如权利要求2所述的激光器增益介质，其特征在于：所述第一矩形侧面、所述第二矩形侧面、所述第三矩形侧面均为正方形。

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、用以固定所述增益介质的固定机构及用以使所述后端冷却单元、所述增益介质、所述固定机构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，所述辅助介质的一端连接于所述增益介质本体的前端面并固设在所述后端腔体的一侧上；

所述固定机构与所述辅助介质的另一端连接，且该固定机构移动设于所述安装底座上；

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固定机构。

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的关系为c＞a，所述泵浦光束的入射角与所述第二夹角的关系为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的关系为c＞b，所述激光光束的入射角与所述第二夹角的关系为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、所述第一夹角之间的关系为c＞max{a，b}；

所述泵浦光束的入射角、所述激光光束的入射角、所述第二夹角之间的关系为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。