CN109167247A - 一种固体激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体激光器。包括：半导体激光发生部件、光纤、耦合系统、全反镜、氧化镥陶瓷和输出镜；所述耦合系统包括准直透镜和聚焦透镜；所述准直透镜、聚焦透镜、全反镜、氧化镥陶瓷和输出镜的几何中心在一条直线上；所述半导体激光发生部件发出的激光通过所述光纤后，依次经过所述准直透镜、聚焦透镜和全反镜，聚焦在氧化镥陶瓷的几何中心，并从所述输出镜射出。本发明提供的固体激光器为基于氧化镥陶瓷的固体激光器，具有热效应小、结构简单和成本低的优势。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种固体激光器。
背景技术
对于高功率固体激光器，激光增益材料的热导率具有非常重要的意义。具有高热导率的激光增益材料在应用中备受欢迎。
发明内容
本发明的目的是提供一种固体激光器，该固体激光器为基于氧化镥陶瓷的固体激光器，具有热效应小、结构简单和成本低的优势。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种固体激光器，包括：半导体激光发生部件、光纤、耦合系统、全反镜、氧化镥陶瓷和输出镜；所述耦合系统包括准直透镜和聚焦透镜；所述准直透镜、聚焦透镜、全反镜、氧化镥陶瓷和输出镜的几何中心在一条直线上；所述半导体激光发生部件发出的激光通过所述光纤后，依次经过所述准直透镜、聚焦透镜和全反镜，聚焦在氧化镥陶瓷的几何中心，并从所述输出镜射出。
可选的，所述耦合系统还包括光纤固定准直镜筒、连杆和聚焦透镜夹具；所述光纤固定准直镜筒一端面与光纤相连接，另一端面固定有所述准直透镜；所述聚焦透镜夹具中镶嵌有所述聚焦透镜，所述聚焦透镜夹具与所述光纤固定准直镜筒固定有所述准直透镜的端面通过所述连杆连接。
可选的，所述固体激光器还包括陶瓷夹具，所述陶瓷夹具包括夹具本体和设置有陶瓷安装孔的铜块，所述夹具本体内部设置有冷却水流通通道、冷却水进水孔和冷却水出水孔，所述铜块镶嵌于所述夹具本体中心。
可选的，所述冷却水流通通道位于所述铜块的周围。
可选的，所述冷却水流通通道的数量为两条，对称设置于所述铜块的两侧。
可选的，所述准直透镜的焦距为50mm，所述聚焦透镜的焦距为100mm。
可选的，所述全反镜和输出镜之间的距离为12mm。
可选的，所述氧化镥陶瓷的掺杂离子为Yb3+，掺杂浓度为5％。
可选的，所述全反镜表面镀有970nm的增透膜和1030nm的全反膜。
可选的，所述输出镜对1030nm激光的透过率为2％。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的固体激光器采用氧化镥陶瓷作为增益介质，相比于单晶激光材料，激光陶瓷拥具有制作时间短、制备工艺简单、成本低的特点，可实现高浓度离子的均匀掺杂等优点，此外，氧化镥作为较有前景的倍半氧化物材料，具有物理化学性能稳定、密度高、热导率高的特点。进而，使得本发明提供的基于氧化镥陶瓷的固体激光器具有热效应小、结构简单和成本低的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例固体激光器的结构示意图；
图2为本发明实施例光纤固定准直镜筒的结构示意图；
图3为本发明实施例陶瓷夹具的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种固体激光器，该固体激光器为基于氧化镥陶瓷的固体激光器，具有热效应小、结构简单和成本低的优势。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供的固体激光器为基于氧化镥陶瓷的激光器，采用平凹腔结构，谐振腔长12mm，增益介质置于谐振腔的中心。增益介质的材质为氧化镥透明陶瓷，陶瓷表面包裹铟箔并置于紫铜质的夹具中；激光器采用端泵形式，泵浦光源为半导体激光发生部件。泵浦光经光纤输出后通过准直，聚焦于增益陶瓷中心。
图1为本发明实施例固体激光器的结构示意图，如图1所示，本发明提供的固体激光器包括：半导体激光发生部件1、光纤2、耦合系统3、全反镜4、氧化镥陶瓷5和输出镜7；耦合系统3包括准直透镜9和聚焦透镜11；准直透镜9、聚焦透镜11、全反镜4、氧化镥陶瓷5和输出镜7的几何中心在一条直线上；半导体激光发生部件1发出的激光作为陶瓷的泵浦光源，通过光纤2后，依次经过准直透镜9、聚焦透镜11和全反镜4，聚焦在氧化镥陶瓷5上，氧化镥陶瓷激光器产生1030nm的激光，从输出镜7输出。其中，半导体激光发生部件1发出的激光波长为970nm。
如图2所示，耦合系统3还包括光纤固定准直镜筒8、连杆10和聚焦透镜夹具12；光纤固定准直镜筒8一端面与光纤2相连接，另一端面固定有准直透镜9；聚焦透镜夹具12中镶嵌有聚焦透镜11，聚焦透镜夹具12与光纤固定准直镜筒8固定有准直透镜9的端面通过连杆10连接。
准直透镜9的焦距为50mm，聚焦透镜11的焦距为100mm。全反镜4和输出镜7之间的距离为12mm。氧化镥陶瓷5的掺杂离子为Yb3+，掺杂浓度为5％。全反镜4表面镀有970nm的增透膜和1030nm的全反膜，输出镜对1030nm激光的透过率为2％。
如图3所示，固体激光器还包括陶瓷夹具6，陶瓷夹具6包括夹具本体15和设置有陶瓷安装孔的铜块14，夹具本体15内部设置有冷却水流通通道、冷却水进水孔13和冷却水出水孔16，铜块14镶嵌于夹具本体15中心。冷却水流通通道位于铜块14的周围。比如，冷却水流通通道的数量为两条，对称设置于铜块14的两侧。铜块14的厚度可以设置为5mm。
冷却水水温设定为17℃，半导体激光发生部件1上电后加大激光器电源电流，半导体激光发生部件1输出波长970nm的激光，当半导体激光发生部件1输出功率达到1.75W时，通过输出镜7有激光输出，波长1030nm，对应的斜效率大于4％，最大输出功率大于250mW。
本发明提供的固体激光器采用氧化镥陶瓷作为增益介质，相比于单晶激光材料，激光陶瓷拥具有制作时间短、制备工艺简单、成本低的特点，可实现高浓度离子的均匀掺杂等优点，此外，氧化镥作为较有前景的倍半氧化物材料，具有物理化学性能稳定、密度高、热导率高的特点。进而，使得本发明提供的基于氧化镥陶瓷的固体激光器具有热效应小、结构简单和成本低的优势。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种固体激光器，其特征在于，包括：半导体激光发生部件、光纤、耦合系统、全反镜、氧化镥陶瓷和输出镜；所述耦合系统包括准直透镜和聚焦透镜；所述准直透镜、聚焦透镜、全反镜、氧化镥陶瓷和输出镜的几何中心在一条直线上；所述半导体激光发生部件发出的激光通过所述光纤后，依次经过所述准直透镜、聚焦透镜和全反镜，聚焦在氧化镥陶瓷的几何中心，并从所述输出镜射出。
2.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述耦合系统还包括光纤固定准直镜筒、连杆和聚焦透镜夹具；所述光纤固定准直镜筒一端面与光纤相连接，另一端面固定有所述准直透镜；所述聚焦透镜夹具中镶嵌有所述聚焦透镜，所述聚焦透镜夹具与所述光纤固定准直镜筒固定有所述准直透镜的端面通过所述连杆连接。
3.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述固体激光器还包括陶瓷夹具，所述陶瓷夹具包括夹具本体和设置有陶瓷安装孔的铜块，所述夹具本体内部设置有冷却水流通通道、冷却水进水孔和冷却水出水孔，所述铜块镶嵌于所述夹具本体中心。
4.根据权利要求3所述的固体激光器，其特征在于，所述冷却水流通通道位于所述铜块的周围。
5.根据权利要求4所述的固体激光器，其特征在于，所述冷却水流通通道的数量为两条，对称设置于所述铜块的两侧。
6.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述准直透镜的焦距为50mm，所述聚焦透镜的焦距为100mm。
7.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述全反镜和输出镜之间的距离为12mm。
8.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述氧化镥陶瓷的掺杂离子为Yb3+，掺杂浓度为5％。
9.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述全反镜表面镀有970nm的增透膜和1030nm的全反膜。
10.根据权利要求1所述的固体激光器，其特征在于，所述输出镜对1030nm激光的透过率为2％。
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