CN201570774U - 一种激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔，它包括泵浦源灯罩、泵浦源固定基座、漫反射腔体、玻璃冷却水套、漫反射层、固体激光介质、激光二极管组，其特征在于：漫反射腔体的外侧壁沿轴线方向设置一切削平面，切削平面上设置泵浦入射口。本实用新型由于缩小了漫反射腔的空间，并且缩短了泵浦源到固体激光介质的距离，外溢的泵浦光经过窄小的漫反射腔的漫反射后，再次均匀的辐射到固体激光介质上，有效减少泵浦光的外溢和泵浦入射口内壁上的光损失，实现高功率的输出和高质量的激光束。本实用新型可广泛用于激光钻孔、激光切割、激光测量、激光治疗等诸多领域。

Description

一种激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔

技术领域

本实用新型涉及固体激光技术，特别是涉及一种激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔。

背景技术

激光二极管泵浦固体激光器以其效率高、结构紧凑、可靠性好等优点得到了广泛的应用，主要分为侧面泵浦和端面泵浦两种泵浦方式。相对于端面泵浦，侧面泵浦除了泵浦结构相对简化的优势外，还可方便地增加增益介质的面积，在不增加热负荷的条件下，可将激光器的功率可定标放大。

泵浦腔是固体激光器的基本部件，在固体激光器中，泵浦腔的作用是将泵浦光源的辐射能量最大限度地耦合到固体激光介质上去，并满足光学均匀性的要求，因此泵浦腔是对固体激光器的输出功率和激光光束的质量起着决定性作用的因素。现有技术中为获得高质量的激光，常见的方法是：一、增大激光二极管的功率，增加复杂的光学耦合元件，由于提高了装置结构的复杂度，从而导致安装和调试的难度加大、成本提高；二、如发明专利：一种环形半导体泵浦模块(专利申请号为CN200610007554.X，申请日为2006年2月16日)中所述，通过增加激光二极管在泵浦腔内圆周向排布数量，并且在泵浦腔内镀有高反射层或漫射层，以P偏振光辐射固体激光介质，来提高泵浦的均匀性，但上述方法由于没有采取对二次光的利用措施，导致二次光多以热量的形式损耗；又如实用新型专利：大功率激光二极管列阵泵浦腔(专利号为CN200820080364.5，申请日为2008年5月4日)中采用增大泵浦入口的方法，以阵列泵浦源的形式一次性提高固体激光介质均匀性为主，而由于泵浦入口较大容易发生光线外溢。

增大功率的代价是增大泵浦入口宽度，这样就直接导致光线通过泵浦口的距离长、泵浦腔内径大，如发明专利：大功率半导体激光侧面泵浦固体激光器的泵浦腔(申请号为200410026791.1，申请日为2004年4月5日)中所述，由于其泵浦口的数量较多，使得泵浦腔体积增大，再加上泵浦光通过泵浦口的距离长，导致泵浦光的入射有较大损耗和外溢，同时也影响光线辐射固体激光介质的均匀性，且具有不易维护的缺点。

发明内容

本实用新型为克服上述技术缺点，提供一种能减小泵浦光的损失和光线外溢、增加泵浦光对固体激光介质辐射的均匀性，可提高固体激光器输出功率和激光光束质量的激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔。由该装置构成的固体激光器，可广泛用于激光钻孔、激光切割、激光测量、激光治疗等诸多领域。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：一种激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔，它包括泵浦源灯罩、泵浦源固定基座、漫反射腔体、玻璃冷却水套、漫反射层、固体激光介质、激光二极管组，其特征在于：所述漫反射腔体的外侧壁沿轴线方向设置一切削平面，所述切削平面上设置泵浦入射口，所述泵浦入射口的位置与所述激光二极管组对应；所述泵浦源灯罩两侧设置泵浦源固定基座。

所述泵浦入射口沿所述漫反射腔体的轴线方向设置。

所述泵浦入射口为方形，长度由所述激光二极管组中的激光二极管数量确定。

所述泵浦入射口的宽为1.5mm。

所述激光二极管的功率为40W。

所述漫反射腔体的材料为氧化铝陶瓷、聚四氟乙烯或氧化镁粉。

所述漫反射腔体的直径为5mm。

本实用新型的技术效果：由于本实用新型的泵浦腔在漫反射腔体的外侧面沿轴线切削成一平面，在切削平面上开一条小而浅的泵浦入射口，从而缩短了泵浦源到固体激光介质的距离，提高了泵浦光的激发效率。本实用新型采用单路泵浦光注入泵浦，并使用大功率的激光二极管作为泵浦源注入固体激光介质，满足固体激光介质达到激发状态的要求，因此可简化设备复杂度，从而可有效减小设备的复杂度和漫反射腔的空间，降低了生产工艺难度、安装方便更易维护；由于采用小空间的漫反射腔，因而无需再加上反射膜，这样就排除了镀膜的复杂工序，简化装置结构。本实用新型由于缩小了漫反射腔的空间，并且缩短了泵浦源到固体激光介质的距离，外溢的泵浦光经过窄小的漫反射腔的漫反射后，再次均匀的辐射到固体激光介质上，有效减少泵浦光的外溢和泵浦入射口内壁上的光损失，实现高功率的输出和高质量的激光束。本实用新型装置不但将体积小、制作工艺简单、易调试维护和光能转化率高等优点于一体，还可根据固体激光器输出功率的大小，随意调整激光二极管的数目和更换不同规格的固体激光介质。

附图说明

图1为本实用新型的泵浦腔横截面示意图

图2为本实用新型的泵浦腔纵截面示意图

图中各标号列示如下：1-泵浦源灯罩；2-泵浦源固定基座；3-漫反射腔体；4-玻璃冷却水套；5-漫反射层；6-固体激光介质；7-泵浦入射口；8-激光二极管组。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型的泵浦腔为单路泵浦光注入的侧面泵浦，它包括：泵浦源灯罩1、泵浦源固定基座2、漫反射腔体3、玻璃冷却水套4、漫反射层5、固体激光介质6、泵浦入射口7、激光二极管组8等主要部件。漫反射腔体3为一圆筒形腔体，其内表面涂有漫反射物质，形成漫反射层5。紧贴漫反射层5的内侧设置圆筒形的玻璃冷却水套4，在玻璃冷却水套4筒壁内的腔体中设置有流动的冷却液，以带走泵浦腔内的热量，达到降温的目的。玻璃冷却水套4中心的空腔中设置固体激光介质6。其中，漫反射腔体3的内直径为4～6mm，激光二极管组8中的激光二极管需选择高功率的激光二极管。

在漫反射腔体3的外侧壁沿轴线方向进行切削，形成一垂直于漫反射腔体3径向的切削平面。激光二极管组8设置在上述切削平面的中线上，作为泵浦源为固体激光介质6提供能量。泵浦源灯罩1设置在激光二极管组8之外，泵浦源灯罩1的两侧通过一对基座2与切削平面进行固定。在切削平面上与激光二极管组8相对应的位置，沿轴线方向开有一条宽度为1.5mm的长方形窗口，作为穿透漫反射腔体3的泵浦入射口7，泵浦入射口7的长度由激光二极管组8中激光二极管的数量来确定。

激光二极管组8发出的泵浦光通过泵浦入射口7进入位于漫反射腔体3，在漫反射层5的反射下均匀地辐射到位于泵浦腔中心位置的固体激光介质6，固体激光介质6吸收能量后即向外输出激光。由于对漫反射腔体3进行切削，使激光二极管组8与固体激光介质6之间的距离变小，因此近距离的固体激光介质6可减少泵浦光的外溢和泵浦入射口7内壁上的泵浦光损失。又由于单路泵浦光注入使得泵浦入射口7的宽度较小，则通过泵浦入射口7注入的泵浦光截面较小，进一步减少了泵浦光的外溢而造成损失。

本实施例中的泵浦源灯罩1为一U形金属罩，固定在泵浦源固定基座2上，具有散热和保护激光二极管的作用。漫反射腔体3的内直径优选5mm，可采用氧化铝陶瓷、聚四氟乙烯、氧化镁粉等材料。激光二极管组8由多个激光二极管组成，其中激光二极管为功率为40W的单芯节高功率激光二极管，因此单路泵浦光注入即可满足固体激光介质6达到激发状态的要求，激光二极管的数目可根据固体激光器功率需要进行增减。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种激光二极管侧面泵浦固体激光器的泵浦腔，它包括泵浦源灯罩、泵浦源固定基座、漫反射腔体、玻璃冷却水套、漫反射层、固体激光介质、激光二极管组，其特征在于：所述漫反射腔体的外侧壁沿轴线方向设置一切削平面，所述切削平面上设置泵浦入射口，所述泵浦入射口的位置与所述激光二极管组对应；所述泵浦源灯罩两侧设置泵浦源固定基座。

2.如权利要求1所述的泵浦腔，其特征在于：所述泵浦入射口沿所述漫反射腔体的轴线方向设置。

3.如权利要求1或2所述的泵浦腔，其特征在于：所述泵浦入射口为方形，长度由所述激光二极管组中的激光二极管数量确定。

4.如权利要求1或2所述的泵浦腔，其特征在于：所述泵浦入射口的宽为1.5mm。

5.如权利要求3所述的泵浦腔，其特征在于：所述泵浦入射口的宽为1.5mm。

6.如权利要求3所述的泵浦腔，其特征在于：所述激光二极管的功率为40W。

7.如权利要求1所述的泵浦腔，其特征在于：所述漫反射腔体的材料为氧化铝陶瓷、聚四氟乙烯或氧化镁粉。

8.如权利要求1或7所述的泵浦腔，其特征在于：所述漫反射腔体的直径为5mm。

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