CN1756007A - 一种大功率侧泵激光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大功率侧泵激光装置，包括：谐振腔镜和输出腔镜组成激光腔，激光晶体棒套入石英管内，并同轴设置在激光腔内，激光晶体棒和石英管之间的空隙为冷却水道，在石英管外设置一块热沉，热沉中开有冷却水道，在石英管的周围均匀设置LD阵列，所述的石英管外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，该高反膜的面背对LD阵列设置。该装置在石英管的外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，将剩余的泵浦光反射回激光晶体，再一次泵浦激光晶体，克服了原有技术中激光晶体对泵浦光吸收少，效率低的缺点，该装置结构简单，其功率可达几十瓦到几千瓦，实现了高效、大功率的激光输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光装置，特别是涉及一种带反射部件的大功率侧泵激光装置。
背景技术
通常的大功率侧泵激光装置由LD阵列发出的光通过石英管泵浦激光晶体棒，透过晶体后剩余的泵浦光出射到激光装置的侧面上，例如文献1(《固体激光工程》2002年5月P326)，所介绍的，见附图3。这类激光装置不仅浪费了剩余的泵浦光，还会使侧面的部件温度因受剩余泵浦光的照射而升高，进一步降低了激光器的转换效率。
利用半导体激光器(LD)泵浦固体增益介质，开发的高效率、大功率全固态激光器件具有结构紧凑、寿命长、效率高等优点，可应用于工业、科研、医疗、军事等领域，近年来成为激光领域最为活跃且最具前景的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于克服已有侧泵激光装置的LD的泵浦光第一次经过激光晶体后，剩余的泵浦光透过石英管出射到激光装置的其它部件上，不仅浪费了泵浦光，而且还会给其它部件加热，给激光装置的散热带来麻烦的缺陷；从而提供一种采用在石英管镀膜，反射剩余的泵浦光，使其参与下一次泵浦，达到减少其它部件的热量，还可提高激光器的效率，可获得大功率激光输出的带反射部件的大功率侧泵激光装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明提供的一种大功率侧泵激光装置，包括：热沉1、LD阵列3、激光晶体棒4、石英管5、谐振腔镜6和输出腔镜7，其中谐振腔镜6和输出腔镜7组成激光腔；其特征是：所述的激光晶体棒4套入石英管5内，并同轴设置在激光腔内，激光晶体棒4与石英管5之间的空隙为冷却水道9，在石英管5外设置一块热沉1，热沉1中开有冷却水道2，在石英管5的周围均匀设置LD阵列3，所述的石英管外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，该高反膜的面背对LD阵列设置。LD阵列发出的泵浦光透过石英管泵浦激光晶体，与谐振腔镜和输出腔镜一起构成谐振腔获得激光输出。
所述的热沉的材料包括黄铜、紫铜、不锈钢、硬铝。
所述的LD阵列是输出波长为808nm，或输出波长为980nm半导体激光器。
所述激光晶体棒包括：Nd:YAG、Nd:YV04、Nd:YLF、Yb:YAG材料制作的激光晶体棒。
所述的谐振腔镜包括：平镜、平凹镜、平凸镜、光栅、法布里-珀罗标准具。
所述的输出腔镜包括：平镜、平凹镜、平凸镜、光栅、法布里-珀罗标准具。
本发明的优越性：本发明的大功率侧泵激光装置，由于在石英管的外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，并且镀有对LD阵列输出光的高反膜背对LD阵列，这样可达到将剩余的泵浦光反射回激光晶体，再一次泵浦激光晶体，克服了原有激光装置中激光晶体对泵浦光吸收少，效率低的缺点；不仅提高了泵光的利用效率，还降低了热沉的冷却难度，显著提高激光器转换效率。按激光晶体对泵浦光的吸收系数的关系来看
T＝e-α1
其中，T为泵浦光经过激光晶体后剩余的泵浦光，e为自然对数的底，α为晶体的吸收系数，在掺杂浓度为1％的Nd:YAG里，其值约为5cm-1，l为晶体长度。以Φ3的激光晶体棒为例，第一次泵浦时剩余的泵浦光为22％。本发明提供的带反射部件的大功率侧泵激光装置在石英管的外表面背对LD阵列的侧面镀有对LD阵列输出光的高反膜，将剩余的泵浦光反射回来参与下一次泵浦，根据计算，第二次泵浦后剩余的泵浦光不足5％，很显然，与传统的激光装置相比，本发明提供的激光装置泵浦效率增加了17％。另外，本发明的大功率侧泵激光装置只是在原有的激光装置上加以改进，其结构简单。本发明的大功率侧泵激光装置中，还设置带有冷却水道的热沉，有效地解决激光装置的散热问题，因此该装置输出功率可达几瓦到几十瓦，实现了高效、大功率的激光输出。广泛适用于连续波、准连续波，为高效率的复合腔双通倍频技术实用化开辟了广阔的前景，可广泛应用于军事、科研、娱乐、工业等领域。
附图说明
图1是本发明的激光装置的纵剖面图
图2是本发明的激光装置的横剖面图
图3是现有侧泵浦方式的的激光装置横剖面图
图面说明：
1-热沉； 2-冷却水道； 3-LD阵列；
4-激光晶体棒； 5-石英管； 6-谐振腔镜；
7-输出腔镜； 8-高反膜 9-冷却水道
具体实施方式
实施例1
参照图1，本实施例制作一台带反射部件的大功率侧泵激光装置。
激光晶体棒4选用Φ3×70mm的Nd:YAG晶体。LD阵列3采用市售的三维环绕泵浦的、波长为808nm的半导体激光器。谐振腔镜6采用平平镜，靠近激光晶体棒的一面镀1064nm的高反膜，输出腔镜7采用平平镜，靠近激光晶体棒的一面镀1064nm的部分反射膜(T1064nm＝20％)；两腔镜之间的距离为150mm，调节谐振腔镜6和输出腔镜7做成激光腔，泵浦总功率为180W。石英管5的外表面镀有对LD阵列3(波长为808nm的半导体激光器)输出光反射的高反膜；激光晶体棒4套入石英管5内，激光晶体棒4与石英管5之间的空隙形成冷却水道9，并同轴设置在激光腔内，在石英管5外设置一块不锈钢材料制作的热沉1，热沉1中开有冷却水道2，冷却水道2通入冷却水；在石英管5的周围均匀设置波长为808nm的半导体激光器LD阵列3，所述的石英管外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，并高反膜的面背对LD阵列设置，该装置的横截面如图2所示，则从输出腔镜7处输出1064nm激光。
实施例2
参照图1，本实施例制作一台带反射部件的大功率侧泵激光装置。
激光晶体棒4选用Φ3×70mm的Yb:YAG晶体。LD阵列3采用市售的三维环绕泵浦的、波长为980nm的半导体激光器。谐振腔镜6采用平凹镜，靠近激光晶体棒的一面镀1030nm的高反膜，输出腔镜7采用平平镜，靠近激光晶体棒的一面镀1030nm的部分反射膜(T1064nm＝40％)；两腔镜之间的距离为100mm，调节谐振腔镜6和输出腔镜7做成激光腔，泵浦总功率为180W。石英管5的外表面镀有对LD阵列3输出光的高反膜；激光晶体棒4套入石英管5内，激光晶体棒4与石英管5之间的空隙形成冷却水道9，并同轴设置在激光腔内，在石英管5外设置一块黄铜材料制作的热沉1，热沉1中开有冷却水道2，冷却水道2通入冷却水；在石英管5的周围均匀设置波长为980nm的半导体激光器LD阵列3，所述的石英管外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，并高反膜的面背对LD阵列设置，该装置的横截面如图2所示，则从输出腔镜7处输出1030nm激光。
实施例3
参照图1，本实施例制作一台带反射部件的大功率侧泵激光装置。
激光晶体棒4选用Φ5×70mm的Nd:YVO4晶体。LD阵列3采用市售的三维环绕泵浦的、波长为808nm的半导体激光器。泵浦总功率为150W，谐振腔镜6采用光栅，靠近激光晶体棒的一面镀1064nm的高反膜，输出腔镜7采用平凸镜，靠近激光晶体棒的一面镀1064nm的部分反射膜(T1064nm＝30％)。两腔镜之间的距离为120mm，调节谐振腔镜6和输出腔镜7做成激光腔。石英管5的外表面镀有对LD阵列3输出光的高反膜；激光晶体棒4套入石英管5内，激光晶体棒4与石英管5之间有空隙，并形成冷却水道9，并同轴设置在激光腔内，在石英管5外设置一块黄铜材料制作的热沉1，热沉1中开有冷却水道2，冷却水道2通入冷却水；在石英管5的周围均匀设置波长为808nm的半导体激光器LD阵列3，所述的石英管外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜，并高反膜的面背对LD阵列设置，该装置的横截面如图2所示，则从输出腔镜7处输出高光束质量的1064nm激光。
Claims (6)
1.一种大功率侧泵激光装置，包括：热沉(1)、LD阵列(3)、激光晶体棒(4)、石英管(5)、谐振腔镜(6)和输出腔镜(7)，其中谐振腔镜(6)和输出腔镜(7)组成激光腔；其特征是：所述的激光晶体棒(4)套入石英管(5)内，并同轴设置在激光腔内，激光晶体棒(4)和石英管(5)之间的空隙为冷却水道(9)，在石英管(5)外设置一块热沉(1)，热沉(1)中开有冷却水道(2)，在石英管(5)的周围均匀设置LD阵列(3)，所述的石英管(5)外表面镀有对LD阵列输出光的高反膜的面背对LD阵列(3)设置。
2.按权利要求1所述的大功率侧泵激光装置，其特征是：所述的热沉(1)的材料包括黄铜、紫铜、不锈钢、硬铝。
3.按权利要求1所述的大功率侧泵激光装置，其特征是：所述的LD阵列(3)是输出波长为808nm，或输出波长为980nm半导体激光器。
4.按权利要求1所述的大功率侧泵激光装置，其特征是：所述激光晶体棒(4)包括：Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF、Yb:YAG材料制作的激光晶体棒。
5.按权利要求1所述的大功率侧泵激光装置，其特征是：所述的谐振腔镜(6)可以是是平镜、平凹镜、平凸镜、光栅、法布里-珀罗标准具。
6.按权利要求1所述的大功率侧泵激光装置，其特征是：所述的输出腔镜(7)可以是是平镜、平凹镜、平凸镜、光栅、法布里-珀罗标准具。
Priority Applications (1)
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| CN 200410081021 CN1756007A (zh) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | 一种大功率侧泵激光装置 |
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-
2004
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