CN201061077Y - 一种高功率单管泵浦激光器 - Google Patents

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宋焕玉
李增强
黄鹏
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Redscrew Technology (Shenzhen) Co. Ltd.
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Abstract

本实用新型公开了一种结构紧凑的高功率单管泵浦激光器，它设有输出泵浦激光的半导体激光器(2)，该半导体激光器(2)固定在LD热沉(1)上，该LD热沉(1)与TEC制冷器(9)相连，在半导体激光器(2)的发射端前设有由激光晶体(5)和倍频晶体(6)构成的谐振腔和激光输出镜(7)，在半导体激光器(2)的发射端与谐振腔之间设有准直光纤(3)和聚焦透镜(4)，半导体激光器(2)发射的激光耦合进入该准直光纤(3)后输出，再经聚焦透镜(4)会焦后进入激光晶体(5)，所述谐振腔连接有TEC制冷器(10)。本实用新型由于采用了准直光纤(3)和聚焦透镜(4)对泵浦光进行压缩，提高了泵浦光的功率密度，同时由于本实用新型制冷效果良好，可以得到功率更高模式更理想的激光输出。

Description

一种高功率单管泵浦激光器
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种高功率的单管泵浦激光器。
背景技术
目前的单管泵浦的激光器功率都比较小，其输出功率小于5W，该种类型的激光器结构一般如图1所示，图中TEC制冷器09、热沉01、半导体激光器02、由激光晶体05和倍频晶体06组成的谐振腔和输出镜07都以同轴的形式顺序放置。这种结构形式的激光器输出的泵浦激光没有经过光纤压缩，且半导体激光器02直接靠近激光晶体05，导致激光束发散角大，功率密度小，激光晶体05吸收利用率低。同时这种激光器制冷效果差，激光晶体05和倍频晶体06因为远离TEC制冷器09而得不到合适的冷却，达不到最佳工作温度。并且，该半导体激光器02的功率一旦增大，激光晶体05和倍频晶体06的温度便会迅速升高，倍频效率急剧下降，所以该种结构的激光器不适于高功率激光输出，即激光器的功率受到了限制。
为了解决激光器功率小的问题，技术人员设计出了大功率输出激光器，该种类型的激光器含有大功率半导体激光器模块，可以输出高功率的激光。该激光器的结构如图2所示，包括半导体激光器模块002、工作光纤和连接器003、聚焦透镜004、激光晶体005、倍频晶体006、输出镜007和谐振腔座008，TEC制冷器009和TEC制冷器0010。该种激光器制冷效果较好，可以适应高功率的激光输出。但是这种激光器又存在一些缺点，如半导体激光器模块002体积大，且需要工作光纤和连接器003输出激光，使得激光器长度较长，不利于激光器的结构紧凑化小型化，另外半导体激光器模块002价格昂贵，不利于激光器的大批量生产。
发明内容
针对上述内容，本实用新型提供一种高功率单管泵浦激光器，其目的在于提高单管泵浦激光器的输出功率，同时改善激光器的制冷效果以保证激光晶体和倍频晶体的工作温度，以适应激光器的高功率输出。本实用新型的单管泵浦激光器结构紧凑且生产成本低。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高功率单管泵浦激光器，它设有输出泵浦激光的半导体激光器，该半导体激光器固定在LD热沉上，该LD热沉与一TEC制冷器相连，在半导体激光器的发射端前设有由激光晶体和倍频晶体构成的谐振腔和激光输出镜，在半导体激光器的发射端与谐振腔之间设有准直光纤，半导体激光器发射的激光耦合进入该准直光纤后输出。
在上述结构基础上，其中：
所述准直光纤和谐振腔之间设有聚焦透镜，从准直光纤输出的激光经聚焦透镜会焦后进入激光晶体。
所述半导体激光器的芯片、准直光纤、聚焦透镜和谐振腔四者同轴设置。
所述谐振腔下方设有用来对该谐振腔进行冷却的另一TEC制冷器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：半导体激光器射出激光耦合进入准直光纤后，激光束在快轴方向得到了有效的压缩，变成快慢轴发散角相似的泵浦光束，经过聚焦透镜聚焦后，得到了一个比较理想的光斑，进入激光晶体，本实用新型提高了泵浦光的功率密度，减小其光斑面积，使泵浦光被充分吸收利用，从而减小激光晶体的热负荷。
本实用新型的谐振腔下方设有TEC制冷器，用来对激光晶体和倍频晶体进行散热，在激光器工作过程中，可以保证激光晶体和倍频晶体处于一个适宜的工作温度，这样单管半导体激光器就可以采用更高的功率输出。
另外，本实用新型结构紧凑，没有采用大功率半导体激光模块，成本较低。
附图说明
图1为现有技术的一种单管泵浦激光器的结构示意图。
图2为现有技术的大功率输出激光器的结构示意图。
图3为本实用新型的单管泵浦激光器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步说明。
请参照图3，本实用新型一种高功率单管泵浦激光器，它设有输出泵浦激光的单管半导体激光器2，该半导体激光器2固定在LD热沉1上，该LD热沉1的下端与TEC制冷器9相固定连接，在半导体激光器2的发射端前方，即半导体激光器2的芯片前方设置有由激光晶体5和倍频晶体6构成的谐振腔和输出镜7，半导体激光器2的芯片发出的激光进入激光晶体5后经过倍频晶体倍频出射，最后从输出镜7输出。在半导体激光器2的发射端与谐振腔之间设置准直光纤3，半导体激光器2发射的激光耦合进入该准直光纤3后输出，该准直光纤3用来将泵浦光准直成平行光，泵浦光经过该准直光纤3后，其快轴方向得到了有效的压缩，形成快慢轴发散角相似的泵浦光束。
在本实用新型的一种实施例中，在准直光纤3和谐振腔之间还设有聚焦透镜4，从准直光纤3输出的激光经聚焦透镜4会焦后进入激光晶体5，该聚焦透镜4、半导体激光器2的芯片、准直光纤3和谐振腔四者同轴设置，该聚焦透镜4用来进一步地压缩激光束，减小其光斑面积。将准直光纤3和聚焦透镜4结合使用，可以显著地提高激光功率密度，使泵浦光得到充分的吸收利用，同时减小激光晶体的热负荷。
本实用新型的谐振腔连接有TEC制冷器10是通过先将谐振腔固定在谐振腔座(8)上，然后在谐振腔座(8)的下端固定连接TEC制冷器(10)的。用来给谐振腔致冷的实际方式并不限于此，例如可以将谐振腔直接设置在热沉上，或者将固定有谐振腔的谐振腔座(8)设置在热沉上，然后再将热沉与TEC制冷器10相连便可。
在图3中所示，本实用新型采用了两个TEC制冷器，TEC制冷器9用来对半导体激光器2本身致冷，进行温度控制；TEC制冷器10用来对谐振腔致冷，进行温度控制，即本实用新型采用了双路温控。这样使得本实用新型的单管泵浦激光器制冷效果良好，激光晶体5和倍频晶体6得到了合适的冷却，可以保证其处于最佳的工作温度，激光器性能稳定，可以适应大功率的激光输出。
本实用新型由于采用了准直光纤3和聚焦透镜4对泵浦光进行压缩，提高了泵浦光的功率密度，可以得到功率高模式较理想的激光输出，同时由于制冷效果的改善，使得本实用新型能满足更高功率的激光输出。另外本实用新型的单管泵浦激光器各组成部件体积小且互相距离较近，本实用新型结构紧凑，相比大功率半导体激光器模块组成的激光器性价比要高，可以投入大批量的生产。
以上实施方式仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，这些不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围当中。

Claims (4)

1.一种高功率单管泵浦激光器，它设有输出泵浦激光的半导体激光器(2)，该半导体激光器(2)固定在LD热沉(1)上，该LD热沉(1)与TEC制冷器(9)相连，在半导体激光器(2)的发射端前设有由激光晶体(5)和倍频晶体(6)构成的谐振腔和激光输出镜(7)，其特征在于：在半导体激光器(2)的发射端与谐振腔之间设有准直光纤(3)，半导体激光器(2)发射的激光耦合进入该准直光纤(3)后输出。
2.如权利要求1所述的一种高功率单管泵浦激光器，其特征在于：所述准直光纤(3)和谐振腔之间设有聚焦透镜(4)，从准直光纤(3)输出的激光经聚焦透镜(4)会焦后进入激光晶体(5)。
3.如权利要求2所述的一种高功率单管泵浦激光器，其特征在于：所述半导体激光器(2)的芯片、准直光纤(3)、聚焦透镜(4)和谐振腔四者同轴设置。
4.如权利要求1或2所述的一种高功率单管泵浦激光器，其特征在于：所述谐振腔下方设有用来对该谐振腔进行冷却的TEC制冷器(10)。
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