CN105977783A - 一种板条激光增益介质结构 - Google Patents

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周唐建
胡浩
李密
姚震宇
邬映臣
赵娜
高清松
唐淳
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Abstract

本发明提供了一种板条激光增益介质结构，该方案包括有非掺杂区域（1）和掺杂区域（2），掺杂区域（2）两个端面和两个侧面均被非掺杂区域（1）包裹；非掺杂区域（1）的两个侧面（C1、C2）进行打毛处理。该方案既能够将板条内部大部分自发辐射荧光从侧面散射出去，又能够降低板条侧面温升和热应力。

Description

一种板条激光增益介质结构
技术领域
本发明涉及的是激光技术领域，尤其是一种板条激光增益介质结构。
背景技术
随着激光技术的发展，激光增益介质（气体、液体、半导体、固体和光纤等）被大量应用于各类激光系统中。其中，由于固体激光器具有结构紧凑、性能稳定、光束质量好等优点，固体激光增益介质被广泛研究。然而，在高功率激光领域，增益介质如何实现有效的泵浦吸收和散热对激光效率和光束质量提升至关重要。
板条结构激光增益介质可采用端面、侧面和大面泵浦方式，均可满足高效泵浦吸收，同时能够通过大面实现高效冷却。因此，板条激光增益介质被广泛应用高功率高光束质量激光系统中，成为国内外研究的热点。通过在板条两端键合非掺杂晶体可以大大降低板条端面温度梯度和热应力，提高板条的热承载能力。然而，对于板条两个侧面，人们通常直接对其进行打毛或者抛光处理。侧面打毛处理能够很好地将板条内部自发辐射荧光散射出去，降低放大自发辐射对板条激光效率的影响，但是，打毛处理会引起侧面吸收产热，导致板条侧面温度过高甚至断裂。而侧面抛光处理虽然不会导致侧边吸收产热，但抛光面对放大自发辐射的加强对板条激光效率提升大为不利。
因此，当前迫切需要一种既能够将板条内部大部分自发辐射荧光从侧面散射出去，又能够降低板条侧面温升和热应力的解决方案。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种板条激光增益介质结构，该方案既能够将板条内部大部分自发辐射荧光从侧面散射出去，又能够降低板条侧面温升和热应力。
本方案是通过如下技术措施来实现的：
一种板条激光增益介质结构，包括有非掺杂区域（1）和掺杂区域（2），掺杂区域（2）两个端面和两个侧面均被非掺杂区域（1）包裹；非掺杂区域（1）的两个侧面（C1、C2）进行打毛处理。
作为本方案的优选：非掺杂区域（1）是未掺杂的基质材料。
作为本方案的优选：掺杂区域（2）是稀土离子掺杂的基质材料。
作为本方案的优选：基质材料是玻璃、氧化物、蓝宝石、石榴石、铝酸盐、氧硫化物、磷酸盐、硅酸盐、钨酸盐、钼酸盐、钒酸盐、氧化铍、氟化物或陶瓷中的任意一种。
作为本方案的优选：稀土离子是Nd3+、Er3+、Ho3+、Ce3+、Tm3+、Pr3+、Gd3+、Eu3+、Yb3+、Sm2+、Dy2+、Tm2+、Cr3+、Ni2+、Co2+、Ti3+、V2+或U3+中的任意一种。
作为本方案的优选：稀土离子的掺杂浓度是单一浓度或沿x、y、z方向的两种或多种变化浓度。
作为本方案的优选：非掺杂区域（1）和掺杂区域（2）通过键合或烧结方式结合在一起后形成板条。
作为本方案的优选：板条两端面（A1、A2）与两大面（B1、B2）的夹角是0°至90°之间的任意角度。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用将掺杂区域两个端面和两个侧面均被非掺杂区域包裹，并且将板条两个侧面进行打毛处理，既能够将板条内部大部分自发辐射荧光从侧面散射出去，又能够降低板条侧面温升和热应力，用于实现高功率高光束质量激光系统。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的侧视图。
图中，1为非掺杂区域，2为掺杂区域。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本方案的具体实施例为非掺杂区域（1）为白YAG晶体，掺杂区域（2）为Yb:YAG晶体。板条长82 mm（z），宽14 mm（y），厚2 mm（x）。其中，掺杂区域（2）长68 mm，中心为长32 mm、浓度1 at.%掺杂的Yb:YAG, 两端各键合长18 mm、浓度0.6 at.%掺杂的Yb:YAG；两端再各键合7 mm长白YAG，最后在板条两侧面各键合2 mm宽白YAG。板条两端面（A1、A2）与两大面（B1、B2）夹角45°，两侧面（C1、C2）进行打毛处理。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种板条激光增益介质结构，其特征在于：包括有非掺杂区域（1）和掺杂区域（2），掺杂区域（2）两个端面和两个侧面均被非掺杂区域（1）包裹；所述非掺杂区域（1）的两个侧面（C1、C2）进行打毛处理。
2.根据权利要求1所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的非掺杂区域（1）是未掺杂的基质材料。
3.根据权利要求1所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的掺杂区域（2）是稀土离子掺杂的基质材料。
4.根据权利要求2或3所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的基质材料是玻璃、氧化物、蓝宝石、石榴石、铝酸盐、氧硫化物、磷酸盐、硅酸盐、钨酸盐、钼酸盐、钒酸盐、氧化铍、氟化物或陶瓷中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的稀土离子是Nd3+、Er3+、Ho3+、Ce3+、Tm3+、Pr3+、Gd3+、Eu3+、Yb3+、Sm2+、Dy2+、Tm2+、Cr3+、Ni2+、Co2+、Ti3+、V2+或U3+中的任意一种。
6.根据权利要求3所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的稀土离子的掺杂浓度是单一浓度或沿x、y、z方向的两种或多种变化浓度。
7.根据权利要求1所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的非掺杂区域（1）和掺杂区域（2）通过键合或烧结方式结合在一起后形成板条。
8.根据权利要求7所述的一种板条激光增益介质结构，其特征在于：所述的板条两端面（A1、A2）与两大面（B1、B2）的夹角是0°至90°之间的任意角度。
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