CN107910739A - 一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器 - Google Patents

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丁宏玉
李伟平
朱海波
罗近雅
梁崇智
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Guangdong Huayi Laser Technology Co ltd
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Guangdong Han Tang Rapid Manufacturing Application Technology Research Institute Co Ltd
Guangdong Liang Ze Laser Technology Co Ltd
Guangdong Hua Fast Photon Technology Co Ltd
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    • H01S3/042—Arrangements for thermal management for solid state lasers
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，包括有顺次连接的泵浦源、用于温度控制的制冷器、用于波长转化的晶体组件、用于将晶体组件输出激光整形为平行光的输出透镜组件、用于将平行光聚焦的耦合透镜和光纤，所述晶体组件上设有凹孔，所述凹孔内设有用于检测晶体组件中晶体温度的温度传感器，所述温度传感器连接有控制器，所述控制器与制冷器连接用于驱动制冷器进行温度控制工作，通过制冷器对晶体的温度进行控制从而保证晶体通光表面温度分布的均匀性和对称性。

Description

一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器
[技术领域]
本发明涉及一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器。
[背景技术]
微片式百皮秒(200ps-900ps)脉冲激光器的输出特性对温度很敏感，不仅要求晶体的温度绝对值不能过高，同时也要求晶体温度分布尽量的均匀性和对称性。另一方面，为了保证机械稳定性以及产品体积的限制，因此，要求外观结构尺寸范围尽量小，以往的该类激光器的结构均不能满足内部晶体表面的温度分布均匀性和对称性。
微片式固体激光器常用激光介质有两种，分别为Nd:YAG晶体和Nd:YVO4晶体。若要得到脉冲激光，要用一块同基质的Cr:YAG或Cr:YVO4键合到Nd:YAG和Nd:YVO4表面。当用808nm的LD泵浦光照射晶体时，可发出1064nm的红外激光。
图1为现有该类激光器的原理示意图，其中11为Nd:YAG或Nd:YVO4晶体，12为Cr:YAG或Cr:YVO4晶体，13为808nm激光二极管，14为聚焦透镜或透镜组，808nm泵浦光被晶体吸收后，一部分转化为1064nm激光，其余部分转化为热，从而使晶体温度升高，这种温度升高会产生一系列不良现象，如：1、会出现影响激光谐振腔结构的表面形变，使1064nm激光的功率变化以及出射光方向的偏移；2、长期反复的热胀冷缩会导致晶体表面镀膜层的退化与损伤
目前该类激光器的散热方式有两种：一是仅用本身的金属结构作为热导体将晶体的热量导出到外部环境中；二是在底部加一制冷装置，但由于晶体的横向尺寸远大于纵向通光尺寸，如横向1mm左右，纵向4-10mm，因此使得这种方式的散热不够均匀。这两种方式均不能有效地控制晶体的温度和温度对称性。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，通过制冷器对晶体的温度进行控制从而保证晶体通光表面温度分布的均匀性和对称性。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，包括有顺次连接的泵浦源、用于温度控制的制冷器、用于波长转化的晶体组件、用于将晶体组件输出激光整形为平行光的输出透镜组件、用于将平行光聚焦的耦合透镜和光纤，所述晶体组件上设有凹孔，所述凹孔内设有用于检测晶体组件中晶体温度的温度传感器，所述温度传感器连接有控制器，所述控制器与制冷器连接用于驱动制冷器进行温度控制工作。
所述制冷器与晶体组件之间通过导热胶粘贴。
所述制冷器与晶体组件之间通过机械固定件固定连接。
所述晶体组件进光口与出光口分别设有光学玻璃。
所述激光器外覆盖有绝热层。
所述制冷器为环形半导体制冷器TEC。
所述温度传感器为热敏电阻或热敏三极管。
本发明的有益效果是：
本发明通过热敏电阻检测晶体组件温度，根据热敏电阻反馈信号控制贴近晶体组件的环形半导体制冷器TEC进行制冷，从而实现直接对晶体的精准温控，更好地保证晶体通光表面温度分布的均匀性和对称性，同时更好地实现小型化和高质量激光的输出。
[附图说明]
图1为本发明现有技术结构示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明电连接示意图。
[具体实施方式]
下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：
如图2和图3所示，一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，包括有顺次连接的泵浦源1、用于温度控制的制冷器2、用于波长转化的晶体组件3、用于将晶体组件3输出激光整形为平行光的输出透镜组件4、用于将平行光聚焦的耦合透镜5和光纤6，所述晶体组件3上设有凹孔，所述凹孔内设有用于检测晶体组件3中晶体温度的温度传感器7，所述温度传感器7连接有控制器8，所述控制器8与制冷器2连接用于驱动制冷器2进行温度控制工作，其中，所述制冷器2为环形半导体制冷器TEC，所述温度传感器7为热敏电阻或热敏三极管，温度传感器7设置于晶体组件3中靠近晶体的位置上，提高晶体温度检测的准确性。
工作时，泵浦源1发出808nm泵浦光，泵浦光经环形半导体制冷器TEC的圆孔入射到晶体组件3，808nm泵浦光在晶体组件3中的晶体上产生1064nm激光，1064nm激光经输出透镜组件4整形后输出平行光，最后经耦合透镜5聚焦耦合后进入光纤6，同时晶体组件3中的晶体吸收泵浦光后温度会升高，热敏电阻进行实时检测，控制器8根据热敏电阻的检测反馈信号驱动环形半导体制冷器TEC进行温度控制工作，调节晶体的温度，使晶体表面温度保持在合适范围，实现对晶体的精准温控。
所述制冷器2与晶体组件3之间通过导热胶粘贴或焊接，防止相互间移位，同时保证相互间的传热性，所述制冷器2与晶体组件3之间通过机械固定件固定连接，进一步固定相互间的连接。
所述激光器外覆盖有绝热层，环形半导体制冷器TEC的散热片暴露在外，更好的实现散热，所述晶体组件3可根据实际应用需求在进光口与出光口分别设有光学玻璃。

Claims (7)

1.一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：包括有顺次连接的泵浦源(1)、用于温度控制的制冷器(2)、用于波长转化的晶体组件(3)、用于将晶体组件(3)输出激光整形为平行光的输出透镜组件(4)、用于将平行光聚焦的耦合透镜(5)和光纤(6)，所述晶体组件(3)上设有凹孔，所述凹孔内设有用于检测晶体组件(3)中晶体温度的温度传感器(7)，所述温度传感器(7)连接有控制器(8)，所述控制器(8)与制冷器(2)连接用于驱动制冷器(2)进行温度控制工作。
2.根据权利要求1所述的一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：所述制冷器(2)与晶体组件(3)之间通过导热胶粘贴。
3.根据权利要求1或2所述的一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：所述制冷器(2)与晶体组件(3)之间通过机械固定件固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：所述晶体组件(3)进光口与出光口分别设有光学玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：所述激光器外覆盖有绝热层。
6.根据权利要求1所述的一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：所述制冷器(2)为环形半导体制冷器TEC。
7.根据权利要求1所述的一种带温控装置的百皮秒微片式固体激光器，其特征在于：所述温度传感器(7)为热敏电阻或热敏三极管。
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