CN114583531A - 一种一体化泵浦装置、碟片激光器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化泵浦装置、碟片激光器及其安装方法，泵浦装置包括底座、泵浦腔，泵浦腔安装在底座上，泵浦腔内设有抛物面镜和折转镜，泵浦装置还包括碟片冷却模块，碟片冷却模块包括冷却筒和增益碟片，碟片冷却模块安装在泵浦腔外壁上且冷却筒和增益碟片伸入到泵浦腔内，碟片设置在冷却筒伸入泵浦腔的一端上；泵浦腔外壁上还设有泵浦源耦合模块，其包括连接端口和泵浦调节螺钉，连接端口被配置为与泵浦源光纤的尾端配合，泵浦调节螺钉被配置为自泵浦源耦合模块的外部伸入其内部以调节泵浦源光纤的尾端在连接端口内的方位。本发明中碟片冷却模块、泵浦源耦合模块与泵浦腔组装成一体，泵浦腔与底座组装成一体的同时，确保泵浦方向的可调性。

Description

一种一体化泵浦装置、碟片激光器及其安装方法

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种一体化泵浦装置、碟片激光器及其安装方法。

背景技术

碟片激光器是指其激光增益介质被设计成薄碟片状，厚度约100-300微米，厚度1-2厘米，能够有效解决激光器在高功率运行时的热效应问题。由于增益介质较薄，单次吸收泵浦的能力有限，因此，碟片激光器一般采用多程泵浦的方式来提高泵浦效率。典型的多程泵浦腔由抛物面镜和折转镜组成。

目前，为保证碟片激光器泵浦结构的高度可调性，其多程泵浦腔、碟片冷却模块、泵浦调整模块皆独立固定于同一平面，彼此间需要单独进行角度调节。

这种分体式的碟片泵浦结构使得其在实际生产过程中的装配、调试效率低下。此外，由于泵浦结构分散化，还需为每一个部分单独设计水冷，使得泵浦结构异常复杂且笨重、冷却效果差，且增加漏水风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑的一体化泵浦装置，在泵浦腔、碟片冷却模块、泵浦源耦合模块组装成一体的同时，确保泵浦源光纤的入射光方向和抛物面镜的可调性，提高生产过程中的装配、调试效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种一体化泵浦装置，包括底座、泵浦腔，所述泵浦腔安装在所述底座上，所述泵浦腔内设有抛物面镜和折转镜，所述泵浦装置还包括碟片冷却模块，所述碟片冷却模块包括冷却筒和增益碟片，所述碟片冷却模块安装在所述泵浦腔外壁上且所述冷却筒和增益碟片伸入到所述泵浦腔内，所述碟片设置在所述冷却筒伸入泵浦腔的一端上；

所述泵浦腔外壁上还设有泵浦源耦合模块，其包括连接端口和泵浦调节螺钉，所述连接端口被配置为与泵浦源光纤的尾端配合，所述泵浦调节螺钉被配置为自所述泵浦源耦合模块的外部伸入其内部以调节所述泵浦源光纤的尾端在所述连接端口内的方位。

进一步地，所述泵浦腔外壁上还穿设有抛物面镜调节螺钉，所述泵浦腔内部还设有弹性件，所述弹性件及抛物面镜调节螺钉均设置在所述抛物面镜的边沿，所述抛物面镜调节螺钉被配置为调节所述抛物面镜的位置。

进一步地，所述底座包括上底板，所述泵浦腔通过多个固定块与所述上底板固定连接。

进一步地，所述底座还包括下底板，所述上底板的一侧枢转设置在所述下底板上，至少一其他侧处设有俯仰调节螺钉，所述俯仰调节螺钉被配置为调节所述上底板的所述其他侧与下底板的间距。

进一步地，所述底座被配置为安装在平台上，所述平台上设有两个限位块，每个限位块与底座之间各设有一个楔块调节块，所述楔块调节块被配置为调节所述底座在两个限位块之间的位置。

进一步地，所述泵浦腔上局部外壁设有凹进结构，所述泵浦源耦合模块设置在所述凹进结构的区域内。

进一步地，所述泵浦腔内设有水冷系统，所述泵浦腔的外壁上设有进水口和出水口，所述碟片冷却模块的冷却筒上设有进水孔和出水孔，其中，所述进水口通过进水管与所述进水孔连通，所述出水孔通过出水管与所述出水口连通。

进一步地，所述泵浦装置还包括图像传感器，其被配置为采集所述增益碟片的图像信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种碟片激光器，包括泵浦光源及如上所述的一体化泵浦装置，其中，所述泵浦光源通过泵浦源光纤与所述一体化泵浦装置连接。

根据本发明的再一方面，提供了一种如上所述的一体化泵浦装置的安装方法，包括以下步骤：

将碟片冷却模块插入泵浦腔前半体，并将其用螺钉固定在其侧壁上；将泵浦源耦合模块用螺钉固定在泵浦腔前半体外壁上；将抛物面镜和折转镜安装在泵浦腔后半体内，且将所述抛物面镜的边缘分别与弹性件及穿设在泵浦腔后半体外壁上的抛物面镜调节螺钉相抵；

将泵浦腔前半体与泵浦腔后半体扣合锁定；

将泵浦源光纤的尾端插入泵浦源耦合模块的连接端口，并向泵浦腔内通入调试光；

调节抛物面镜调节螺钉和/或泵浦调节螺钉，直至调试光在增益碟片上形成的光斑位于其中心位置。

进一步地，所述一体化泵浦装置的安装方法将上述的泵浦装置安装在平台上，包括以下步骤：

预先配置一平台，所述平台上设有两个限位块，将泵浦装置放置在平台上两个限位块之间的区域；

在每个限位块与泵浦装置的底座之间各设置一个楔块，所述楔块利用竖直的螺钉锁定在平台上；

调节楔块的高低以调节泵浦装置的水平位置，和/或调节俯仰调节螺钉以调节底座的上底板相对于下底板的俯仰角度，直至从增益碟片反射至泵浦腔外的光入射到目标位置。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a. 碟片冷却模块、泵浦源耦合模块与泵浦腔组装成一体，又有泵浦腔与底座组装成一体，结构紧凑体积小，装配、调试方便；

b. 在一体化结构的同时，确保泵浦方向的可调性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请中记载的一些实施例，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为本公开的一个示例性实施例提供的一体化泵浦装置的前视立体结构示意图；

图2为本公开的一个示例性实施例提供的一体化泵浦装置与泵浦源光纤的连接示意图；

图3为本公开的一个示例性实施例提供的一体化泵浦装置的后视立体结构示意图；

图4为本公开的一个示例性实施例提供的泵浦腔的单体结构示意图；

图5为本公开的一个示例性实施例提供的碟片冷却模块的单体结构示意图；

图6为本公开的一个示例性实施例提供的泵浦源耦合模块的单体结构示意图；

图7为本公开的一个示例性实施例提供的底座的单体结构示意图。

其中，附图标记包括：100-底座，110-上底板，120-下底板，200-泵浦腔，300-碟片冷却模块，310-冷却筒，320-增益碟片，330-进水孔，340-出水孔，400-泵浦源耦合模块，410-连接端口，420-泵浦调节螺钉，510-抛物面镜调节螺钉，520-固定块，530-俯仰调节螺钉，540-限位块，550-楔块调节块，560-锁紧螺钉，610-进水口，620-出水口，700-泵浦源光纤。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种一体化泵浦装置，参见图1，所述一体化泵浦装置包括底座100、泵浦腔200、碟片冷却模块300、泵浦源耦合模块400，所述泵浦腔200安装在所述底座100上，所述泵浦腔200内设有抛物面镜和折转镜（未图示）；

参见图5，所述碟片冷却模块300包括冷却筒310和增益碟片320，所述碟片冷却模块300安装在所述泵浦腔200外壁上且所述冷却筒310和增益碟片320伸入到所述泵浦腔200内，所述增益碟片320设置在所述冷却筒310伸入泵浦腔200的一端上；本实施例的泵浦腔200内设有水冷系统，所述泵浦腔200的外壁上设有进水口610和出水口620，所述碟片冷却模块300的冷却筒310上设有进水孔330和出水孔340，其中，所述进水口610通过进水管与所述进水孔330连通，所述出水孔340通过出水管与所述出水口620连通，且所述进水孔330与进水管密封连接，出水孔340与出水管密封连接，这样进水口610、进水管、进水孔330、冷却筒310、出水孔340、出水管、出水口620形成连通水路通道，以对增益碟片320进行降温。

参见图4，所述泵浦腔200上局部外壁设有凹进结构，所述泵浦源耦合模块400设置在泵浦腔200外壁上的所述凹进结构的区域内；参见图6，泵浦源耦合模块400包括连接端口410和泵浦调节螺钉420，所述连接端口410被配置为与泵浦源光纤700的尾端配合（如图2所示），所述泵浦调节螺钉420被配置为自所述泵浦源耦合模块400的外部伸入其内部以调节所述泵浦源光纤700的尾端在所述连接端口410内的方位。具体地，泵浦源耦合模块400内还设有一弹性件（比如弹簧）抵在泵浦源光纤700的尾端外缘，这样使得在泵浦调节螺钉420在旋入或旋出的过程中，弹性件的应力发生变化而使弹性件与泵浦调节螺钉420始终与所述泵浦源光纤700相抵。如图6所示，泵浦调节螺钉420的数量可以为两个，并且并非呈180°相对设置。

参见图1，所述泵浦腔200外壁上还穿设有抛物面镜调节螺钉510，其数量可以为两个（如图3所示），所述泵浦腔200内部还设有弹性件（比如弹簧），所述弹性件及抛物面镜调节螺钉510均设置在所述抛物面镜的边沿，所述抛物面镜调节螺钉510被配置为调节所述抛物面镜的位置。其调节的原理与上述泵浦源光纤700的尾端被调节的原理相同。

如图4所示，泵浦腔200的侧壁下部设有多个固定块520，通过螺钉锁固定块520的方式将泵浦腔200固定在底座100的上表面。

综上，碟片冷却模块300、泵浦源耦合模块400与泵浦腔200形成一体，又有泵浦腔200与底座100形成一体，同时又可以在一体化结构的基础上对抛物面镜和泵浦源光纤700的尾端的方位进行调整，其中，调整泵浦源光纤700的尾端相当于调整泵浦光线入射泵浦腔200的角度，调整抛物镜面的位置相当于调整泵浦光线入射到抛物镜面后反射的角度。因此，调节抛物面镜调节螺钉510、泵浦调节螺钉420中的任意一者就可以改变最终反射光线到达增益碟片320的位置。

在一个实施例中，泵浦装置还包括图像传感器，其被配置为采集所述增益碟片320的图像信息。图像传感器可以采用CCD相机，其具体的设置方法如下：在所述抛物面镜中心通孔的后方设置一个反射镜，图像传感器设置在反射镜的反射光路上，使得自增益碟片320反射的光入射到反射镜后再反射至CCD相机的镜头中；需要注意的是，反射镜的设置位置可以稍偏离抛物面镜中心通孔的中心轴，以避让从泵浦腔200输出的激光。通过观测入射到增益碟片320的光线在其上形成的光斑的位置来操作抛物面镜调节螺钉510（调节抛物面镜）、泵浦调节螺钉420（调节调整泵浦源光纤700的尾端），直至光在增益碟片上形成的光斑位于其中心位置。

此外，本实施例中的一体化泵浦装置还能够调节从泵浦腔200输出光的位置和方向，具体如下：

如图7所示，底座100包括上底板110和下底板120，如图3所示，上底板110的一侧枢转设置在所述下底板120上，所述泵浦腔200通过固定块520与所述上底板110固定连接。

除了枢转设置的一侧，上底板110上至少一其他侧处设有俯仰调节螺钉530，参见图2和图3，以光从泵浦源光纤700入射到泵浦腔200的方向定义为由前向后，则碟片冷却模块300设置在抛物面镜的前方，并且增益碟片320与抛物面镜中心通孔正对设置；上底板110与下底板120枢转设置的一侧在后侧，本实施例中的俯仰调节螺钉530设置在前侧，所述俯仰调节螺钉530被配置为调节所述上底板110的所述其他侧与下底板120的间距，具体为下旋俯仰调节螺钉530能够使得抬高上底板110，此时使得从泵浦腔200输出光的角度向下偏转，反之上旋俯仰调节螺钉530能够使得上底板110向下靠近下底板120，此时使得从泵浦腔200输出光的角度向上偏转。

此外还可以调整从泵浦腔200输出光的左右方向，具体如下：所述底座100被配置为安装在平台（未图示）上，所述平台上设有两个限位块540，每个限位块540与底座100之间各设有一个楔块调节块550，其利用竖直的螺钉锁定在平台上，所述楔块调节块550被配置为调节所述底座100在两个限位块540之间的位置，具体为下旋左边的楔块调节块550/上旋右边的楔块调节块550，则推动底座100带着其上的泵浦腔200向右平移；反之，上旋左边的楔块调节块550/下旋右边的楔块调节块550，则推动底座100带着其上的泵浦腔200向左平移。

在本发明的一个实施例中，提供了一种碟片激光器，包括泵浦光源及如上所述的一体化泵浦装置，其中，所述泵浦光源通过泵浦源光纤700与所述一体化泵浦装置（的泵浦腔200上的泵浦源耦合模块400的连接端口410）连接。

根据本发明的再一方面，提供了一种如上所述的一体化泵浦装置的安装方法，包括以下步骤：

泵浦腔包括前半体和后半体，将碟片冷却模块插入泵浦腔前半体，并将其用螺钉固定在其前壁上；将泵浦源耦合模块用螺钉固定在泵浦腔前半体前壁上；将抛物面镜和折转镜安装在泵浦腔后半体内，且将所述抛物面镜的边缘分别与弹性件及穿设在泵浦腔后半体外壁上的抛物面镜调节螺钉相抵；

将泵浦腔前半体与泵浦腔后半体扣合锁定；

将泵浦源光纤的尾端插入泵浦源耦合模块的连接端口，并向泵浦腔内通入调试光；

调节抛物面镜调节螺钉和/或泵浦调节螺钉，直至调试光在增益碟片上形成的光斑位于其中心位置。

进一步地，所述一体化泵浦装置的安装方法将上述的泵浦装置安装在平台上，包括以下步骤：

预先配置一平台，所述平台上设有两个限位块，将泵浦装置放置在平台上两个限位块之间的区域；

在每个限位块与泵浦装置的底座之间各设置一个楔块，所述楔块利用竖直的螺钉锁定在平台上；

调节楔块的高低以调节泵浦装置的水平位置，和/或调节俯仰调节螺钉以调节底座的上底板相对于下底板的俯仰角度，直至从增益碟片反射至泵浦腔外的光入射到目标位置。

本发明将碟片冷却模块、泵浦源耦合模块与泵浦腔组装集成为一体，体积小、结构紧凑；然后将泵浦腔安装到底座，通过底座调节泵浦腔的位置、俯仰角度，通过泵浦调节螺钉调整泵浦光的入射角度，使得泵浦光以设计角度入射到泵浦腔内；通过调节抛物面镜调节螺钉调整抛物面镜的位置，使得泵浦光通过多程泵浦后入射到增益碟片的中心位置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种一体化泵浦装置，包括底座（100）、泵浦腔（200），所述泵浦腔（200）安装在所述底座（100）上，所述泵浦腔（200）内设有抛物面镜和折转镜，其特征在于，所述泵浦装置还包括碟片冷却模块（300），所述碟片冷却模块（300）包括冷却筒（310）和增益碟片（320），所述碟片冷却模块（300）安装在所述泵浦腔（200）外壁上且所述冷却筒（310）和增益碟片（320）伸入到所述泵浦腔（200）内，所述增益碟片（320）设置在所述冷却筒（310）伸入泵浦腔（200）的一端上；所述抛物面镜具有曲面，其中心具有通孔，所述增益碟片（320）与抛物面镜中心的通孔正对设置；

所述泵浦腔（200）外壁上还设有泵浦源耦合模块（400），其包括连接端口（410）和泵浦调节螺钉（420），所述连接端口（410）被配置为与泵浦源光纤（700）的尾端配合，所述泵浦调节螺钉（420）被配置为自所述泵浦源耦合模块（400）的外部伸入其内部以调节所述泵浦源光纤（700）的尾端在所述连接端口（410）内的方位。

2.根据权利要求1所述的一体化泵浦装置，其特征在于，所述泵浦腔（200）外壁上还穿设有抛物面镜调节螺钉（510），所述泵浦腔（200）内部还设有弹性件，所述弹性件及抛物面镜调节螺钉（510）均设置在所述抛物面镜的边沿，所述抛物面镜调节螺钉（510）被配置为调节所述抛物面镜的位置。

3.根据权利要求1所述的一体化泵浦装置，其特征在于，所述底座（100）包括上底板（110），所述泵浦腔（200）通过多个固定块（520）与所述上底板（110）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一体化泵浦装置，其特征在于，所述底座（100）还包括下底板（120），所述上底板（110）的一侧枢转设置在所述下底板（120）上，至少一其他侧处设有俯仰调节螺钉（530），所述俯仰调节螺钉（530）被配置为调节所述上底板（110）的所述其他侧与下底板（120）的间距。

5.根据权利要求1所述的一体化泵浦装置，其特征在于，所述底座（100）被配置为安装在平台上，所述平台上设有两个限位块（540），每个限位块（540）与底座（100）之间各设有一个楔块调节块（550），所述楔块调节块（550）被配置为调节所述底座（100）在两个限位块（540）之间的位置。

6.根据权利要求1所述的一体化泵浦装置，其特征在于，所述泵浦腔（200）上局部外壁设有凹进结构，所述泵浦源耦合模块（400）设置在所述凹进结构的区域内。

7.根据权利要求1所述的一体化泵浦装置，其特征在于，所述泵浦腔（200）内设有水冷系统，所述泵浦腔（200）的外壁上设有进水口（610）和出水口（620），所述碟片冷却模块（300）的冷却筒（310）上设有进水孔（330）和出水孔（340），其中，所述进水口（610）通过进水管与所述进水孔（330）连通，所述出水孔（340）通过出水管与所述出水口（620）连通。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一体化泵浦装置，其特征在于，还包括图像传感器，其被配置为采集所述增益碟片（320）的图像信息。

9.一种碟片激光器，其特征在于，包括泵浦光源及如权利要求1至8中任一项所述的一体化泵浦装置，其中，所述泵浦光源通过泵浦源光纤（700）与所述一体化泵浦装置连接。

10.一种如权利要求1至8中任一项所述的一体化泵浦装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碟片冷却模块插入泵浦腔前半体，并将其用螺钉固定在其侧壁上；将泵浦源耦合模块用螺钉固定在泵浦腔前半体外壁上；将抛物面镜和折转镜安装在泵浦腔后半体内，且将所述抛物面镜的边缘分别与弹性件及穿设在泵浦腔后半体外壁上的抛物面镜调节螺钉相抵；

将泵浦腔前半体与泵浦腔后半体扣合锁定；

将泵浦源光纤的尾端插入泵浦源耦合模块的连接端口，并向泵浦腔内通入调试光；

调节抛物面镜调节螺钉和/或泵浦调节螺钉，直至调试光在增益碟片上形成的光斑位于其中心位置。

11.根据权利要求10所述的一体化泵浦装置的安装方法，其特征在于，将如权利要求4所述的泵浦装置安装在平台上，包括以下步骤：

预先配置一平台，所述平台上设有两个限位块，将泵浦装置放置在平台上两个限位块之间的区域；

在每个限位块与泵浦装置的底座之间各设置一个楔块，所述楔块利用竖直的螺钉锁定在平台上；

调节楔块的高低以调节泵浦装置的水平位置，和/或调节俯仰调节螺钉以调节底座的上底板相对于下底板的俯仰角度，直至从增益碟片反射至泵浦腔外的光入射到目标位置。

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