CN104798270A - 无聚焦/光学器件的细长固态激光器的激光二极管侧面泵浦 - Google Patents

无聚焦/光学器件的细长固态激光器的激光二极管侧面泵浦 Download PDF

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Abstract

一种侧面泵浦激光器包括设置于输出耦合器(20)和对立反射器(15)之间的细长增益介质(10)以及配置成将辐射沿着增益介质的侧面轴线提供到增益介质(10)的泵浦源(65)，其中所述激光器配置成使得来自泵浦源的辐射直接入射到增益介质上；以及泵浦源设置成与所述增益介质邻近、相邻或与所述增益介质相接触。激光器的材料和组成成分、几何形状和尺寸设计成使激光器的性能最大化，并允许使用设计为用于光学电信系统的设备的生产中常见的构建技术，以促进低成本、高容量和小型化。细长的增益介质(10)可具有多边形的横截面，其中非涂覆的侧表面(55)接收由激光二极管栅栏(65)所发出的泵浦光，而其它的非发射表面例如涂覆有金涂层(60)，用于泵浦光的回收和通过热传导来冷却增益介质。对立反射器(15)可设置于被动Q开关(30)的一个面上以及输出耦合器(20)可设置于增益介质(10)的面(50b)上。

Description

无聚焦/光学器件的细长固态激光器的激光二极管侧面泵浦
技术领域
本发明涉及一种侧面泵浦激光器。
背景技术
侧面泵浦激光系统是这样的一种激光系统，其中泵浦辐射沿着平行于增益介质的纵向轴线延伸的增益介质的一个侧面从泵浦源提供到细长的增益介质，即泵浦辐射以垂直于光束轴线的方式提供。
然而，这种侧面泵浦的激光系统由于光源和增益介质之间的泵浦辐射的发散而通常是低效的。为了解决这一问题，在本领域的常见做法是在泵浦源和增益介质之间设置各种光学元件，诸如柱面透镜和聚焦的光学器件，以便使得光束聚焦或准直。然而，这增加了成本，并且会潜在地导致对准问题。
本发明的至少一个实施例的目的在于提供一种改进的侧面泵浦的激光器。本发明的至少一个实施例的目的在于消除或缓解现有技术所具有的至少一个问题。具体地，本发明的至少一个实施例的目的在于提供一种更紧凑的和/或耐用的和/或可靠的和/或低成本的侧面泵浦激光器。
发明内容
根据本发明的第一方面为一种侧面泵浦激光器，其包括：
设置于输出耦合器和对立反射器之间的细长的增益介质；以及
泵浦源，其配置成沿着增益介质的一个侧面或纵向轴线将辐射提供给增益介质。
激光器可配置成使得来自泵浦源的辐射直接入射到增益介质上，即来自泵浦源的光可无需通过其它光学器件而入射到增益介质上，光学器件诸如柱面透镜和/或聚焦光学器件。
泵浦源可设置成与增益介质相接触、相邻或邻近。例如，泵浦源可设置成在离增益介质的2毫米以内、优选在离增益介质的1毫米以内以及最优选在离增益介质的0.2毫米以内。泵浦源和增益介质可紧密耦合。
泵浦源可包括光源，诸如激光二极管，并且辐射可包括光。泵浦源可包括光源阵列。泵浦源(例如阵列)可沿着增益介质长度的至少一部分和可选地全长来延长或延伸。
激光器可配置成使得来自所述泵浦源的由增益介质所接收的光是发散的，例如泵浦辐射可以是锥形的。激光器可配置成使得所述泵浦辐射是非聚焦的。
增益介质可包括铒镱掺杂的玻璃杆。然而，应当理解的是也可以使用其它增益介质。
增益介质可包括具有非圆形的或非曲线形的横截面的杆，诸如四边形的横截面，所述杆例如为方形截面的杆。四边形的横截面更适合于锥形泵浦辐射。此外，泵浦光束不聚焦到增益介质内的特定点，导致更均匀的泵浦和改进的激光输出特性。
增益介质可包括输入表面，其可包括增益介质的平坦输入面。输入表面可沿着增益介质的侧面或纵向表面延伸，并且可选地沿增益介质的长度延伸。输入表面可与泵浦源相对应。输入表面可设置成面向泵浦源和/或与泵浦源邻近、接近和/或与泵浦源相接触。以这种方式，输入表面可布置为接收来自泵浦源的泵浦辐射。输入表面可包括增益介质的置换的、变平的、成形的或去除的边缘、角或顶点，诸如方形横截面的角。输入表面可小于300微米宽，优选小于200微米宽，以及最优选小于100微米宽。
增益介质可设置有反射性涂层。反射性涂层可以是热传导的。反射性涂层可包括金属涂层，优选为金涂层。金涂层可有利地提供良好的反射率和热导率。反射性涂层可设置于增益介质的长的面或表面(即侧面)上。输入表面可不涂覆有反射性涂层(换言之，输入表面可保留为透明的)，或者可被涂覆以减少入射泵浦光束的反射。
侧面泵浦激光器可配置成使得泵浦辐射与单个TEM00模的体积相匹配。
增益介质的掺杂可适于导致对应于增益介质至少一个尺寸的光束光斑尺寸和/或适于控制光束的功率密度，例如，以便避免对敏感性的光学器件或涂层造成光学损伤。
激光器可包括Q开关，诸如被动Q开关。被动Q-开关可与对立反射器或输出耦合器集成。
对立反射器可包括高反射性涂层，例如电介质涂层。对立反射器或输出耦合器可设置于增益介质的末端和/或Q开关的外表面上。
激光器可包括用于接纳所述激光器的一个或多个组件的壳体和/或容器。壳体和/或容器可容纳或配置成接纳增益介质、泵浦源、对立反射器、输出耦合器和/或Q开关。
增益介质和/或Q开关和/或泵浦源和/或壳体或容器的至少一个尺寸和可选地最大尺寸可小于5厘米，优选小于3厘米，以及最优选小于或等于2厘米。
泵浦源可包括驱动电子器件和/或控制器或可与驱动电子器件和/或控制器连接或通信。驱动电子器件和/或控制器可设置于壳体和/或容器内或设置至于壳体和/或容器的外部。
增益介质、泵浦源和/或Q开关可由壳体和/或容器支撑和/或邻接所述壳体和/或容器。壳体和/或容器的尺寸可以为与增益介质、泵浦源、驱动电子器件和/或控制器和/或Q开关的至少一个组合尺寸相对应。
壳体和/或容器可设置有输出孔，所述输出孔设置于来自输出耦合器的光束轴线处或沿着来自输出耦合器的光束轴线设置。
壳体和/或容器可包括用于将功率和/或控制信号提供给泵浦源的电连接件。
壳体或容器可包括热传导材料。壳体或容器可包括金属材料、陶瓷材料和/或类似物。
根据本发明的第二个方面为包括第一方面所述激光器的一种设备或系统，该设备或系统可包括传感器、激光指示器、测距仪、激光照射的成像系统和/或类似物或可包括在上述内。
根据本发明的第三方面为根据第一方面激光器的制造方法，该方法包括将激光器的泵浦源设置成与增益介质的长侧面相接触、相邻或邻近。泵浦源可布置成直接泵浦增益介质，例如不经由柱面透镜和/或聚焦光学器件。
该方法可包括将增益介质和/或泵浦源和/或Q开关和/或驱动电子器件和/或控制器安装在壳体和/或容器内。
应当理解的是，类似于关于任何上述方面所述的特征可独立地和可分离地和/或共同地适用于任何其它方面，即使这些特征仅以与其它特征相组合的方式进行了描述。
方法特征也意旨落入本发明的范围之内，所述方法特征与上面关于设备和/或设备特征所述的任何特征的使用相对应，所述设备和/或设备特征配置成实施上面关于方法所述的任何特征。
附图说明
在本文中将针对于下列附图对发明进行描述：
图1示出激光谐振器的顶侧平面示意图；
图2示出图1中所示激光谐振器的侧面正视示意图；
图3示出包括图1中所示谐振器的激光器的剖开正视图；
图4示出基于图1所示激光谐振器的实验设备；
图5是示出图4的设备的泵浦源、Q开关和增益介质的尺度图像；
图6a是示出图4的设备中的杆的泵浦区域的图像；
图6b是示出相对于图4的设备中的增益介质的激光光斑的图像；
图6c是示出图4的设备的Q开关脉冲的图像；
图6d是示出由图4的设备远场产生的激光束图像；
图7示出替代性的激光谐振器的顶侧平面示意图；
图8示出图7中所示激光谐振器的侧面正视示意图；以及
图9示出在图7中所示激光谐振器的一部分的侧面正视示意图。
具体实施方式
图1至图3示出侧面泵浦激光谐振器5，其包括设置于末端反射器15和部分反射性的输出耦合器20之间的细长杆的增益介质10，以便形成谐振腔25。被动Q开关30设置于末端反射器15和增益介质10之间。在该实施例中，末端反射器15涂覆在Q开关30的表面35上，所述表面35在Q开关30相对于增益介质10的相对侧面上，使得Q开关30与末端反射器15是一体的。
为了避免产生疑问，增益介质10的侧面40在增益介质10的纵向尺寸上平行于光束轴线45延伸，而增益介质10的相对的末端50a，50b沿径向延伸。在该实施例中，增益介质10的相对的末端50a，50b分别面向所述Q开关30和输出耦合器20。
增益介质10包括具有除了纵向延伸的平坦输入表面55之外是方形的横截面的杆，设置所述平坦输入表面55来代替增益介质10侧面40的角部。输入表面55大致沿着增益介质10的长度延伸。在该实施例中，输入表面为300微米宽。
增益介质10侧面40的外表面涂覆有为金涂层形式的反射性和热传导性涂层60，输入表面55保持未被涂覆和透明的。在杆的侧面40上的反射性涂层60布置成阻止和优化由泵浦源65所发出的发散的锥形的非聚焦泵浦辐射，所述辐射与单个TEM00模的体积相匹配。
泵浦源65为沿着增益介质10的长度纵向延伸的激光二极管阵列的形式，其中所述泵浦源65邻近于并紧密耦合到输入表面55，使得来自泵浦源65的光直接由增益介质10的输入表面55接收，而不传递经过任何中介光学元件，诸如柱面透镜和/或聚焦光学器件。
采用这种布置，光束轴线45平行于增益介质10的纵向轴线并垂直于泵浦辐射被提供到增益介质10的方向。
上述配置省却了对泵浦源65和增益介质10之间的光学器件的需求，并允许发散光源直接和有效地耦合到所述增益介质10。具体地，由于泵浦源65设置成紧密地耦合到增益介质10，因此泵浦源65和增益介质10之间的距离被最小化，从而最小化泵浦源65和增益介质10之间的光发散。这使得泵浦源65和增益介质10之间的光损耗最小化。这也允许输入表面55的尺寸最小化，从而最小化光经由未涂覆的输入表面55来自增益介质10内的损耗。实际上，所述泵激辐射的发散可通过将反射性涂层60设置于增益介质10的侧表面40上而被利用，以便控制和优化辐射在增益介质10中的分布，如图2中所示。这样，可提供仍然可实现高的泵浦效率的简化设计。
增益介质10有利地包括铒镱掺杂的玻璃杆。然而，应当理解的是也可以使用其它合适的增益介质。选择增益介质10的掺杂以提供适合的光斑尺寸。具体地，可以控制光斑尺寸，使得入射的光密度保持处于足够低的水平，以防止或最小化对在激光束内的Q开关30或任何其它光学表面的光学损伤。
增益介质10经由反射性涂层60和热传导粘合剂(未示出)安装到安装座70上，安装座70是热传导的，诸如为金属安装座。以这种方式，金反射性涂层60有助于经由所述热传导粘合剂将热量从增益介质10传递到用作散热器的安装座70。
如图3中所示，增益介质10、泵浦源65和集成的Q开关30/末端反射器15安装在合适的壳体75内。任选地，壳体75包括诸如金属材料的热传导材料以便提高散热性。壳体75设置有输出孔80，所述输出孔80与输出耦合器20在光束轴线45上对准。根据需要，壳体75还设有电源和控制连接件85。壳体75是可闭合(closable)的，使得激光器元件10，15，20，30，65容纳于壳体75内部。
图4示出对应于图1所示激光谐振器的实验板实验装置。在这种情况下，末端反射器的反射性表面15'设置成从被动Q开关30分离，但是紧接在被动Q开关30的后面。如关于图1所述的增益介质10的杆由激光二极管阵列65侧面泵浦，所述激光二极管阵列65沿着所述增益介质10的侧面、接近于所述增益介质10的输入表面55纵向地延伸。
适于在激光谐振器中使用的元件的实例在图5中示出。元件的小尺寸是显著且有利的。在图1至图3中所示的示例中，2×1厘米的激光二极管阵列用作与增益介质10的2厘米长的杆一起使用的泵浦源65。壳体75为约3厘米长(即在平行于光束轴线45的方向上)。对于图5中所示的元件而言，激光二极管阵列65为约1厘米长乘0.5厘米宽，Q开关30'为约0.5厘米的方形，而增益介质10的杆为约1厘米长。使用诸如具有最长尺寸小于5厘米、优选小于3厘米、最优选2厘米或更小的增益介质10的杆、泵浦二极管阵列65和Q开关的元件表现为与在传统激光器应用中使用的传统系统相背离，诸如激光指示器，在传统系统中通常使用相当大的元件。更小的元件尺寸导致成本降低。另外，由于增益介质10的尺寸更好地与所述应用所需的输出光束相匹配，因此激光器效率更高。
此外，值得注意的是本设计使得元件减少，其中基本系统仅包括三个元件(即泵浦源65，增益介质10的杆和集成的Q开关30/末端反射器15)。这些元件的每一个能够易于实现小型化。
将这种小型元件与本设计的最少元件相结合使用，有利地允许使用设计为用于光学电信系统的设备的生产中常见的构建技术，所述设备诸如光纤路由器，多路复用器，开关等。这样的技术可选地包括使用微型操纵器、真空钳、感应粘接和/或类似手段，如对于电信领域内的技术人员而言将已知的那样。
小的元件尺寸和最少元件相结合也导致非常紧凑的整体封装。
然而，本设计是易于缩放的，例如通过简单地增加增益介质10的杆的长度和/或增加增益介质10的掺杂以例如增加输出能量。应当理解的是，另外的激光二极管也可添加到泵浦源65。
图6a至图6d示出使用图4中所示的实验装置所获得的结果。具体地，图6a示出在增益介质的杆的横截面内的泵浦分布。图6b示出相对于所述增益介质横截面的激光光斑的尺寸。图6c示出Q开关30的脉冲轮廓以及图6d示出所得到的激光束的远场横截面。应当指出的是，光束轮廓示出近衍射极限。
应当理解的是，虽然上面描述了本发明的有利示例，但是可以预期到对上述示例的变型。
例如，应当理解的是，本发明可采用各种合适的增益介质材料、泵浦布置、以及谐振器尺寸来操作，如本领域已知的那样，具有不同程度的有效性，并且不限于任何特定的配置或尺寸。
虽然上述的示例具有增益介质10的具有为经修正的方形的横截面轮廓的杆，所述经修正的方形具有变平的角，但是应当理解的是，可以使用增益介质10的其它配置。例如，在图7至图9中示出一种替代性的激光谐振器布置，其包括具有圆形横截面的增益介质10'的杆，其中增益介质通过端部托架与泵浦激光器安装座附接。其它元件基本上与关于图1至图4的实施例所述的那些相同。
此外，虽然增益介质10的杆有利的是铒镱掺杂的玻璃杆，但是应当理解的是可以使用其它合适的增益介质。类似地，虽然金有利地用于反射性涂层60，但是应当理解的是可以使用用于产生内部反射的其它反射性涂层或其它技术。
另外，虽然上面的实例被描述为具有集成的Q-开关30和对立(counter)/末端反射器15，但是应当理解的是，对立/末端反射器15和Q开关30可分离地设置。在本发明的实施例中，所述输出耦合器20和/或所述对立/末端反射器15都涂覆到诸如增益介质10和/或Q开关30的其它元件上。然而，应当理解的是无需是这种情况。例如，所述输出耦合器20和/或所述对立/末端反射器15可设置成单独的元件和/或通过其它方法设置。
此外，腔可以颠倒，使得输出耦合器形成于Q开关上，而对立反射器形成于增益介质10上。
应当理解的是，如上所述的激光谐振器5可在各种可能的基于激光的应用和设备中使用，诸如但不限于传感器、激光指示器、测距仪、激光照射的成像系统和/或类似物。
因此，应当理解的是，上述具体的描述仅仅通过实例的方式描述，并且本发明的范围由权利要求限定。

Claims (13)

1.一种侧面泵浦激光器(5)，其包括：
设置于输出耦合器(20)和对立反射器(15)之间的细长的增益介质(10)；以及
泵浦源(65)，其配置成沿着增益介质(10)的侧面(40)或纵向轴线将辐射提供给所述增益介质(10)；其中
所述激光器(5)配置成使得来自所述泵浦源(65)的辐射直接入射到所述增益介质(10)上；以及
所述泵浦源(65)设置成与所述增益介质(10)相邻、邻近或与所述增益介质(10)相接触。
2.根据权利要求1所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述激光器(5)配置成使得来自所述泵浦源(65)的由所述增益介质(10)所接收的光是发散的或非聚焦的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述增益介质(10)包括方形截面的杆。
4.根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述增益介质(10)的输入表面(55)包括所述增益介质(10)的置换的、变平的、成形的或去除的边缘、角或顶点。
5.根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述增益介质(10)涂覆有反射性和/或热传导性的涂层(60)。
6.根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)，其中泵浦辐射与单个TEM00模的体积相匹配。
7.根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述增益介质(10)的掺杂适于使光束光斑的尺寸适合增益介质的至少一个尺寸和/或适于控制光束的功率密度。
8.根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述激光器包括被动Q开关(30)。
9.根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)，其中所述增益介质(10)和/或所述Q开关(30)和/或所述泵浦源(65)和/或所述激光器(5)的至少一些元件被接纳于其中的壳体或容器(75)的最大尺寸小于5厘米，优选小于3厘米，以及最优选小于或等于2厘米。
10.一种设备或系统，其包括根据任一前述权利要求所述的侧面泵浦激光器(5)。
11.根据权利要求10所述的设备或系统，其中所述设备或系统包括传感器、激光指示器或测距仪或被包括在传感器、激光指示器或测距仪内。
12.根据权利要求1至9任一项所述的侧面泵浦激光器(5)的制造方法，所述方法包括将所述激光器(5)的所述泵浦源(65)设置成与所述增益介质(10)的长侧面相接触、相邻或邻近。
13.一种侧面泵浦激光器(5)，其基本上如附图所示和/或在说明书中所述。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490826A (zh) * 2020-11-06 2021-03-12 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种激光测距仪用铒玻璃激光器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123798B4 (de) * 2017-10-12 2022-03-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren für optoelektronische Halbleiterbauteile
EP4212161A1 (en) 2020-09-08 2023-07-19 Mirailab Bioscience Inc. Sperm motility improving agent and sperm motility improving method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5249196A (en) * 1992-05-21 1993-09-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Internally folded scalable laser
US5570387A (en) * 1994-01-28 1996-10-29 Thomson-Csf Semiconducteurs Specifiques Two-stage power laser
US20040066805A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Spectra Systems Corporation Monolithic, side-pumped, passively Q-switched solid-state laser
US20050074041A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Sommerer Georg P. Diamond cooled laser gain assembly using low temperature contacting

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6288386A (ja) * 1985-10-15 1987-04-22 Nec Corp 半導体レ−ザ励起固体レ−ザ
US5052815A (en) * 1990-04-13 1991-10-01 Coherent, Inc. Single frequency ring laser with two reflecting surfaces
US5140607A (en) * 1991-05-23 1992-08-18 Laser Diode, Inc. Side-pumped laser with angled diode pumps
US5463649A (en) * 1993-08-06 1995-10-31 Sandia Corporation Monolithically integrated solid state laser and waveguide using spin-on glass
US5475702A (en) * 1994-05-31 1995-12-12 General Electric Company Diode pumped slab module
US5774488A (en) * 1994-06-30 1998-06-30 Lightwave Electronics Corporation Solid-state laser with trapped pump light
US5572541A (en) * 1994-10-13 1996-11-05 Coherent Technologies, Inc. Laser rod assembly for side pumped lasers
US5867324A (en) * 1997-01-28 1999-02-02 Lightwave Electronics Corp. Side-pumped laser with shaped laser beam
US6347101B1 (en) * 1998-04-16 2002-02-12 3D Systems, Inc. Laser with absorption optimized pumping of a gain medium
US7000213B2 (en) * 2001-01-26 2006-02-14 Northwestern University Method and apparatus for automatically generating hardware from algorithms described in MATLAB
US6865213B2 (en) * 2001-03-07 2005-03-08 General Atomics Diode-pumped solid-state laser in a polyhedronal geometry
US7388895B2 (en) * 2003-11-21 2008-06-17 Tsinghua University Corner-pumping method and gain module for high power slab laser
US7729392B2 (en) * 2005-01-28 2010-06-01 Scientific Materials Corporation Monoblock laser with reflective substrate
US7949022B2 (en) * 2006-04-27 2011-05-24 Lockheed Martin Corporation Diode pumping of a laser gain medium
EP2443707B1 (en) * 2009-06-15 2015-09-30 Pantec Biosolutions AG A monolithic, side pumped solid-state laser and applications thereof
EP2474074A1 (en) * 2009-09-04 2012-07-11 Spectralus Corporation Efficient and compact visible microchip laser source with periodically poled nonlinear materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5249196A (en) * 1992-05-21 1993-09-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Internally folded scalable laser
US5570387A (en) * 1994-01-28 1996-10-29 Thomson-Csf Semiconducteurs Specifiques Two-stage power laser
US20040066805A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-08 Spectra Systems Corporation Monolithic, side-pumped, passively Q-switched solid-state laser
US20050074041A1 (en) * 2003-10-03 2005-04-07 Sommerer Georg P. Diamond cooled laser gain assembly using low temperature contacting

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490826A (zh) * 2020-11-06 2021-03-12 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种激光测距仪用铒玻璃激光器
CN112490826B (zh) * 2020-11-06 2022-02-18 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种激光测距仪用铒玻璃激光器

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