CN206820241U - 一种半导体侧面泵浦的激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半导体侧面泵浦的激光器，依序包括半导体泵浦源、波导、增益介质、Q开关、第一腔镜、第二腔镜和热沉，半导体泵浦源发射的泵浦光经过波导耦合，从侧面进入增益介质，在增益介质侧壁多次反射后被增益介质吸收，泵浦光的快轴方向平行于增益介质轴向，通过等间距排列半导体泵浦源，使得泵浦光在种子激光传播方向上的光强分布更加均匀，提高了激光器的转换效率。

Description

一种半导体侧面泵浦的激光器

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其是一种半导体侧面泵浦的激光器。

背景技术

半导体泵浦固体激光系统由于其全固态，可靠性高，效率高和寿命长等优点得到广泛的应用，其泵浦方式主要分为侧面泵浦和端面泵浦，相对于端面泵浦，侧面泵浦结构相对简单，易于实现高功率输出，因此高功率半导体泵浦激光系统多以侧面泵浦为主。

对于半导体侧面泵浦的激光器而言，要提升泵浦光利用效率，关键是要使泵浦光均匀的分布在增益介质轴方向上。现有的侧面泵浦的激光器，通常快轴垂直于增益介质轴，慢轴平行于增益介质轴，在此种泵浦方式下，泵浦光在增益介质轴向上的分布是不均匀的，反而存在了增益介质对放大激光的吸收，从而导致转换效率较低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种设计合理、结构简单的半导体侧面泵浦的激光器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型的技术方案为：

一种半导体侧面泵浦的激光器，其依序包括半导体泵浦源、波导、增益介质、Q开关、第一腔镜、第二腔镜和热沉，所述的增益介质穿设在热沉内，所述的第一腔镜和第二腔镜分别相对设置在增益介质的轴向两端，并与增益介质的轴向端面相对，所述的波导一端嵌设在热沉内并与增益介质外壁相对，波导的另一端与半导体泵浦源的泵浦光发射端口相对，所述的Q开关位于第一腔镜和增益介质之间，所述半导体泵浦源发射的泵浦光经过波导耦合后，从侧面进入增益介质，并经增益介质的外壁多次反射后被增益介质吸收，其中半导体泵浦源的泵浦光的快轴方向与增益介质的轴向相平行，泵浦光在增益介质轴向上的光强为均匀分布。

进一步，所述的半导体泵浦源为单管型或巴条型，且所述的半导体泵浦源为一个以上半导体激光器组成。

进一步，所述的增益介质为晶体或玻璃作为基底材料，其掺杂元素有钕、铒、镱、铥、钬、铬、钛、镨、钐。

进一步，所述增益介质的轴向两端面均镀设有相应工作波长的增透膜。

进一步，所述波导的材料为平板型玻璃或石英。

进一步，所述增益介质的端面形状为圆形、椭圆形、多边形或D形。

进一步，所述增益介质与热沉接触的外壁上镀设有与泵浦光波长相对应的高反膜，增益介质与热沉之间留有间隙且位置相对的外壁镀设有与泵浦光波长相对应的增透膜。

进一步，所述的Q开关为声光调制开关或电光调制开关。

进一步，所述的增益介质为胶粘固定在热沉上。

进一步，所述的第一腔镜镀设有与半导体泵浦源发射的激光工作波长相适应的全反膜，所述的第二腔镜镀设有与半导体泵浦源发射的激光工作波长相适应的部分反膜。

采用上述的技术方案，相较于现有技术，本实用新型的有益效果为：通过半导体泵浦源的泵浦光快轴方向与增益介质的轴向相平行，泵浦光在增益介质轴向上交叠成均匀分布，所以全部都对激光的产生了有益效果，避免了由于泵浦光轴向分布不均匀所造成的转换效率下降甚至产生所述增益介质对种子激光吸收的问题，从而实现了高效激光输出。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述：

图1为本实用新型半导体侧面泵浦的激光器实施例1的结构示意图；

图2为图1所示结构的另一视角的简要剖面示意图，其示出了泵浦光在增益介质内的反射示意图；

图3为本实用新型半导体侧面泵浦的激光器实施例2的结构示意图。

具体实施方式

一种半导体侧面泵浦的激光器，其依序包括半导体泵浦源、波导、增益介质、Q开关、第一腔镜、第二腔镜和热沉，所述的增益介质穿设在热沉内，所述的第一腔镜和第二腔镜分别相对设置在增益介质的轴向两端，并与增益介质的轴向端面相对，所述的波导一端嵌设在热沉内并与增益介质外壁相对，波导的另一端与半导体泵浦源的泵浦光发射端口相对，所述的Q开关位于第一腔镜和增益介质之间，所述半导体泵浦源发射的泵浦光经过波导耦合后，从侧面进入增益介质，并经增益介质的外壁多次反射后被增益介质吸收，其中半导体泵浦源的泵浦光的快轴方向与增益介质的轴向相平行，泵浦光在增益介质轴向上的光强为均匀分布。

进一步，所述的半导体泵浦源为单管型或巴条型，且所述的半导体泵浦源为一个以上半导体激光器组成。

进一步，所述的增益介质为晶体或玻璃作为基底材料，其掺杂元素有钕、铒、镱、铥、钬、铬、钛、镨、钐。

进一步，所述增益介质的轴向两端面均镀设有相应工作波长的增透膜。

进一步，所述波导的材料为平板型玻璃或石英。

进一步，所述增益介质的端面形状为圆形、椭圆形、多边形或D形。

进一步，所述增益介质与热沉接触的外壁上镀设有与泵浦光波长相对应的高反膜，增益介质与热沉之间留有间隙且位置相对的外壁镀设有与泵浦光波长相对应的增透膜。

进一步，所述的Q开关为声光调制开关或电光调制开关。

进一步，所述的增益介质为胶粘固定在热沉上。

进一步，所述的第一腔镜镀设有与半导体泵浦源发射的激光工作波长相适应的全反膜，所述的第二腔镜镀设有与半导体泵浦源发射的激光工作波长相适应的部分反膜。

实施例1

如图1至2之一所示，本实用新型依序包括半导体泵浦源101、波导102、增益介质103、Q开关104、第一腔镜105、第二腔镜106和热沉107，所述的增益介质103穿设在热沉107内，所述的第一腔镜105和第二腔镜106分别相对设置在增益介质103的轴向两端，并与增益介质103的轴向端面相对，所述的波导102一端嵌设在热沉107内并与增益介质103外壁相对，波导102的另一端与半导体泵浦源101的泵浦光发射端口相对，所述的Q开关104位于第一腔镜105和增益介质103之间。

半导体泵浦源101发射的泵浦光进入波导102内，所述的波导102的材料可以为平板型玻璃或石英，其端面镀设有与泵浦光工作波长相适应的增透膜，泵浦光经过波导102的耦合后，从侧面进入增益介质103，其中波导102的厚度由半导体泵浦源101的慢轴发散角、泵浦光的波长以及波导102的折射率决定。

半导体泵浦源101由多个半导体激光器组成，其个数在一个以上，且位于热沉107的同一侧，每个半导体激光器的泵浦光的快轴方向平行于增益介质103的轴向，即激光传输方向，设定半导体激光器的快轴方向发散角为θ，每个半导体激光器之间的间隔为L，使得增益介质的轴上泵浦光强分布均匀，根据半导体泵浦源101发光点和增益介质103的轴之间的距离d，以及半导体泵浦源的快轴方向的光强分布，从而得出相应的L值。

图2示出了泵浦光在增益介质内的反射示意图，其包括泵浦源101、波导102、增益介质103、高反膜103A、增透膜103B和热沉107，在垂直于增益介质103轴向的方向上，因为增益介质103为低吸收系数介质，无法在一次反射即把泵浦光完全吸收，因此一次通过后的泵浦光被增益介质103外壁的高反膜103A反射回来后，再经增益介质103的外壁多次反射后被增益介质103吸收，此时，增益介质103的粒子数发生反转，都聚集到上能级。

当Q开关104打开时，增益介质103的上能级粒子向下能级跃迁，从而产生了激光输出。

实施例2

如图3所示，本实用新型依序包括半导体泵浦源201a、201b、波导202a、202b、增益介质203、Q开关204、第一腔镜205、第二腔镜206和热沉207，所述的增益介质203穿设在热沉207内，所述的第一腔镜205和第二腔镜206分别相对设置在增益介质203的轴向两端，并与增益介质203的轴向端面相对，所述的波导包括相对设置在热沉207两侧的第一波导202a和第二波导202b，所述第一波导202a和第二波导202b的一端分别嵌设在热沉207内并与增益介质203外壁相对，第一波导202a的另一端与第一半导体泵浦源201a的泵浦光发射端口相对，第二波导202b的另一端与第二半导体泵浦源201b的泵浦光发射端口相对，所述的Q开关204位于第一腔镜205和增益介质203之间。

半导体泵浦源201a、201b发射的泵浦光进入波导202a、202b内，所述的波导202a、202b的材料可以为平板型玻璃或石英，其端面镀设有与泵浦光工作波长相适应的增透膜，泵浦光经过波导202a、202b的耦合后，从侧面进入增益介质203，其中波导202a、202b的厚度由半导体泵浦源201a、201b的慢轴发散角、泵浦光的波长以及波导202的折射率决定。

半导体泵浦源201a、201b由多个半导体激光器组成，其个数在一个以上，其分别相对设置在热沉207的两侧呈均匀排列，每个半导体激光器的泵浦光的快轴方向平行于增益介质203的轴向，即激光传输方向，设定半导体激光器的快轴方向发散角为θ，每个半导体激光器之间的间隔为L，使得增益介质的轴上泵浦光强分布均匀，根据半导体泵浦源201a、201b发光点和增益介质203的轴之间的距离d，以及半导体泵浦源的快轴方向的光强分布，从而得出相应的L值。

在垂直于增益介质203轴向的方向上，因为增益介质203为低吸收系数介质，无法在一次反射即把泵浦光完全吸收，因此一次通过后的泵浦光被增益介质外壁的高反膜反射回来后，再经增益介质203的外壁多次反射后被增益介质203吸收，此时，增益介质203的粒子数发生反转，都聚集到上能级。

当Q开关204打开时，增益介质203的上能级粒子向下能级跃迁，从而产生了激光输出。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员在依照本实用新型的精神和范围的情况下所做出的等效修饰及变化，均落入所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：其依序包括半导体泵浦源、波导、增益介质、Q开关、第一腔镜、第二腔镜和热沉，所述的增益介质穿设在热沉内，所述的第一腔镜和第二腔镜分别相对设置在增益介质的轴向两端，并与增益介质的轴向端面相对，所述的波导一端嵌设在热沉内并与增益介质外壁相对，波导的另一端与半导体泵浦源的泵浦光发射端口相对，所述的Q开关位于第一腔镜和增益介质之间，所述半导体泵浦源发射的泵浦光经过波导耦合后，从侧面进入增益介质，并经增益介质的外壁多次反射后被增益介质吸收，其中半导体泵浦源的泵浦光的快轴方向与增益介质的轴向相平行，泵浦光在增益介质轴向上的光强为均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述的半导体泵浦源为单管型或巴条型，且所述的半导体泵浦源为一个以上半导体激光器组成。

3.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述增益介质的轴向两端面均镀设有相应工作波长的增透膜。

4.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述波导的材料为平板型玻璃或石英。

5.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述增益介质的端面形状为圆形、椭圆形、多边形或D形。

6.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述增益介质与热沉接触的外壁上镀设有与泵浦光波长相对应的高反膜，增益介质与热沉之间留有间隙且位置相对的外壁镀设有与泵浦光波长相对应的增透膜。

7.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述的Q开关为声光调制开关或电光调制开关。

8.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述的增益介质为胶粘固定在热沉上。

9.根据权利要求1所述的一种半导体侧面泵浦的激光器，其特征在于：所述的第一腔镜镀设有与半导体泵浦源发射的激光工作波长相适应的全反膜，所述的第二腔镜镀设有与半导体泵浦源发射的激光工作波长相适应的部分反膜。