CN206322998U - 一种提高面阵ld泵浦耦合均匀性的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，包括增益介质和至少一个均化单元，所述均化单元包括LD阵列、耦合透镜组和耦合多棱镜，通过耦合透镜组和耦合多棱镜对LD阵列发射的泵浦光束进行等分，等分光束的口径无需与增益介质内泵浦区尺寸相同，等分光束通过耦合透镜组进行聚焦或发散，聚焦或发散后的等分光束同时入射至增益介质的泵浦入射面且重合，同时，沿着LD阵列中激光二极管巴条的快轴方向，在泵浦入射面上重合的等分光束的口径与增益介质内泵浦区尺寸相同，增加泵浦区中泵浦光场的样本数，提高泵浦光场的均匀性，有利于平衡增益介质内的热沉积，克服因增益调制而导致被放大激光的近场劣化问题，结构简单，成本低。

Description

一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置

技术领域

本实用新型属于激光器泵浦耦合技术领域，具体地说涉及一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置。

背景技术

激光二极管(简称为LD)具有可靠性高、寿命长、能量在光谱上集中等优点，成为目前新型固体激光器的首选泵浦源。随着激光装置规模的扩大，需要采用LD阵列提供足够的泵浦能量。由于LD封装工艺的限制，LD巴条间的指向不一致，将获得调制较大的泵浦场。将大面阵LD阵列分为多个小面阵LD阵列样本，通过多样本叠加可以获得较均匀的泵浦场，但由于受机械结构的制约，大面阵分为小面阵的数量仍然有限，分面阵的方法通常不能为泵浦场叠加带来足够的样本数，使得泵浦场场的均匀性受到很大的限制。多个小面阵采取拟球面的方法进行排列，可以在一定程度上提高泵浦场的均匀性，但同样受到样本数的限制，使得效果不是非常理想。微透镜阵列方法是提高泵浦均匀性的最佳方法，但其设计复杂、制作成本高、装调工艺要求苛刻，使其无法成为一种常用的提高泵浦均匀性的方法。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种结构简单、成本低、克服增益调制而导致被放大激光的近场劣化问题的提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，包括增益介质和至少一个均化单元，所述均化单元包括LD阵列、耦合透镜组和耦合多棱镜，所述LD阵列的发光面法线、耦合透镜组的中心法线和耦合多棱镜的中心轴线重合，所述耦合透镜组中透镜的数量与耦合多棱镜的出射面个数相同，所述耦合透镜组和耦合多棱镜将LD阵列发射的泵浦光束等分为多束等分光束，等分光束经耦合透镜组聚焦或发散后同时入射至增益介质的泵浦入射面并在所述泵浦入射面上重合，沿着LD阵列中激光二极管巴条的快轴方向，在泵浦入射面上重合的等分光束的口径与增益介质内泵浦区尺寸相同。

进一步，所述LD阵列由多个激光二极管巴条平行叠加组成，所述激光二极管巴条快轴方向进行准直。

进一步，所述耦合多棱镜沿着LD阵列中激光二极管巴条的排列方向多等分。

进一步，所述耦合透镜组中透镜为正透镜或负透镜。

进一步，所述耦合透镜组与耦合多棱镜间隔设置，且耦合透镜组位于耦合多棱镜的入射面处，所述泵浦光束被耦合透镜组等分为多束等分光束，且等分光束经耦合透镜组聚焦或发散后入射至耦合多棱镜。

进一步，所述耦合透镜组与耦合多棱镜间隔设置，且耦合透镜组位于耦合多棱镜的出射面处，所述泵浦光束被耦合多棱镜等分为多束等分光束，所述等分光束经耦合透镜组聚焦或发散后入射至增益介质的泵浦入射面。

进一步，所述耦合透镜组位于耦合多棱镜的入射面上，且透镜沿着LD阵列中激光二极管巴条的排列方向依次设置。

进一步，所述耦合透镜组位于耦合多棱镜的出射面上，且透镜分别位于不同的出射面上。

进一步，所述至少一个均化单元以增益介质为球心进行拟球面排列。

进一步，所述耦合透镜组中透镜和耦合多棱镜的通光面、增益介质的泵浦入射面均镀有泵浦光束的高透膜层。

本实用新型的有益效果是：

通过耦合透镜组和耦合多棱镜对LD阵列发射的泵浦光束进行等分，等分光束的口径无需与增益介质内泵浦区尺寸相同，可以通过耦合透镜组进行聚焦或发散，聚焦或发散后的等分光束同时入射至增益介质的泵浦入射面且重合，同时，沿着LD阵列中激光二极管巴条的快轴方向，在泵浦入射面上重合的等分光束的口径与增益介质内泵浦区尺寸相同，增加增益介质内泵浦区中泵浦光场的样本数，提高泵浦光场的均匀性，有利于平衡增益介质内的热沉积，提高增益介质的增益均匀性，克服因增益调制而导致被放大激光的近场劣化问题，结构简单，成本低。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2(a)是未采用本申请的泵浦场图像；

图2(b)是采用本申请后的泵浦场图像。

附图中：1-LD阵列、2-耦合多棱镜、3-增益介质、4-耦合透镜组、5-泵浦光束、6-等分光束。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

如图1所示，一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，包括增益介质3和均化单元，所述均化单元包括LD阵列1、耦合透镜组4和耦合多棱镜2，所述LD阵列1的发光面法线、耦合透镜组4的中心法线和耦合多棱镜2的中心轴线重合，所述LD阵列1由多个激光二极管巴条平行叠加组成，所述激光二极管巴条快轴方向进行准直，所述耦合多棱镜2沿着LD阵列1中激光二极管巴条的排列方向多等分。所述耦合透镜组4中的透镜、耦合多棱镜2的入射面和出射面(即耦合多棱镜2的通光面)、增益介质3的泵浦入射面均镀有泵浦光束5的高透膜层，所述增益介质3的泵浦入射面镀有激光束的高反膜，所述增益介质3的激光束入射面镀有激光束的高透膜。

在其他一些实施例中，所述均化单元设为2个以上，多个均化单元以增益介质3为球心进行拟球面排列。

所述耦合透镜组4中透镜的数量与耦合多棱镜2的出射面个数相同，本实施例中设置3个负透镜，所述耦合透镜组4与耦合多棱镜2间隔设置，且耦合透镜组4位于耦合多棱镜2的入射面处，所述LD阵列1发射的泵浦光束5被耦合透镜组4等分为3束等分光束6，同时，负透镜对等分光束6进行发散，经发散后的等分光束6入射至耦合多棱镜2，经耦合多棱镜2的出射面出射后发生折射，折射后的等分光束6同时达到增益介质3的泵浦入射面，并在泵浦入射面上重合。由于负透镜的发散作用，沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，在泵浦入射面上重合的等分光束6的口径与增益介质3内泵浦区尺寸相同。另外，当沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，等分光束6的口径大于增益介质3内泵浦区尺寸时，将透镜设为正透镜，对等分光束6进行聚焦。

实施例二：

如图1所示，本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

所述耦合透镜组4与耦合多棱镜2间隔设置，且耦合透镜组4位于耦合多棱镜2的出射面处，所述LD阵列1发射的泵浦光束5被耦合多棱镜2等分为多束等分光束6，负透镜对等分光束6进行发散，经发散后的等分光束6同时达到增益介质3的泵浦入射面，并在泵浦入射面上重合。另外，当沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，等分光束6的口径大于增益介质3内泵浦区尺寸时，将透镜设为正透镜，对等分光束6进行聚焦。

实施例三：

如图1所示，本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

所述耦合透镜组4位于耦合多棱镜2的入射面上，也就是说，所述耦合透镜组4与耦合多棱镜2加工为一体，耦合透镜组4中的透镜为负透镜，所述负透镜沿着LD阵列1中激光二极管巴条的排列方向依次设置，所述泵浦光束5被负透镜等分为等分光束6，同时，负透镜对等分光束6进行发散，经发散后的等分光束6依次入射至耦合多棱镜2，经耦合多棱镜2的出射面出射后发生折射，折射后的等分光束6同时达到增益介质3的泵浦入射面，并在泵浦入射面上重合。另外，当沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，等分光束6的口径大于增益介质3内泵浦区尺寸时，将透镜设为正透镜，对等分光束6进行聚焦。

实施例四：

如图1所示，本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

所述耦合透镜组4位于耦合多棱镜2的出射面上，也就是说，所述耦合透镜组4与耦合多棱镜2加工为一体，耦合透镜组4中的透镜为负透镜，所述负透镜分别位于不同的出射面上。所述LD阵列1发射的泵浦光束5被耦合多棱镜2等分为多束等分光束6，负透镜对等分光束6进行发散，经发散后的等分光束6同时达到增益介质3的泵浦入射面，并在泵浦入射面上重合。另外，当沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，等分光束6的口径大于增益介质3内泵浦区尺寸时，将透镜设为正透镜，对等分光束6进行聚焦。

实施例五：

如图1所示，本实施例与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：

沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，所述LD阵列1的发光面尺寸为42mm，增益介质3内泵浦区尺寸为14mm，所述LD阵列1发射的泵浦光束4直接入射至增益介质3的泵浦入射面，采用CCD采集泵浦场图像如图2(a)。

所述耦合透镜组4与耦合多棱镜2间隔设置，其中，耦合多棱镜2的出射面为6个，在耦合多棱镜2的出射面处设置6个负透镜，均化单元与增益介质3的中心距L＝500mm，负透镜的焦距f＝L，泵浦光束4被耦合多棱镜2等分为6束等分光束5，等分光束5后经负透镜发散，增益介质3内泵浦区中泵浦光场由6个面积完全相等的泵浦光场叠加，增加泵浦光场的样本数，同时，沿着LD阵列1中激光二极管巴条的快轴方向，在泵浦入射面上重合的等分光束6的口径为14mm，采用CCD采集泵浦场图像如图2(b)。将图2(a)和(b)比较可以看出，图2(b)中泵浦区内泵浦光场均匀性得到显著提高。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，包括增益介质和至少一个均化单元，所述均化单元包括LD阵列、耦合透镜组和耦合多棱镜，所述LD阵列的发光面法线、耦合透镜组的中心法线和耦合多棱镜的中心轴线重合，所述耦合透镜组中透镜的数量与耦合多棱镜的出射面个数相同，所述耦合透镜组和耦合多棱镜将LD阵列发射的泵浦光束等分为多束等分光束，等分光束经耦合透镜组聚焦或发散后同时入射至增益介质的泵浦入射面并在所述泵浦入射面上重合，沿着LD阵列中激光二极管巴条的快轴方向，在泵浦入射面上重合的等分光束的口径与增益介质内泵浦区尺寸相同。

2.根据权利要求1所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述LD阵列由多个激光二极管巴条平行叠加组成，所述激光二极管巴条快轴方向进行准直。

3.根据权利要求2所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合多棱镜沿着LD阵列中激光二极管巴条的排列方向多等分。

4.根据权利要求3所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合透镜组中透镜为正透镜或负透镜。

5.根据权利要求4所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合透镜组与耦合多棱镜间隔设置，且耦合透镜组位于耦合多棱镜的入射面处，所述泵浦光束被耦合透镜组等分为多束等分光束，且等分光束经耦合透镜组聚焦或发散后入射至耦合多棱镜。

6.根据权利要求4所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合透镜组与耦合多棱镜间隔设置，且耦合透镜组位于耦合多棱镜的出射面处，所述泵浦光束被耦合多棱镜等分为多束等分光束，所述等分光束经耦合透镜组聚焦或发散后入射至增益介质的泵浦入射面。

7.根据权利要求4所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合透镜组位于耦合多棱镜的入射面上，且透镜沿着LD阵列中激光二极管巴条的排列方向依次设置。

8.根据权利要求4所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合透镜组位于耦合多棱镜的出射面上，且透镜分别位于不同的出射面上。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述至少一个均化单元以增益介质为球心进行拟球面排列。

10.根据权利要求9所述的一种提高面阵LD泵浦耦合均匀性的装置，其特征在于，所述耦合透镜组中透镜和耦合多棱镜的通光面、增益介质的泵浦入射面均镀有泵浦光束的高透膜层。