CN217823688U - 多冲程泵浦碟片激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多冲程泵浦碟片激光器，包括光源系统、抛物面镜、激光晶体、多个反射镜以及至少一个折转镜，其中：抛物面镜与光源系统相对设置；激光晶体设置于抛物面镜的焦点位置；多个反射镜间隔设置于激光晶体的外侧，相邻两个反射镜之间形成有供泵浦光束射至抛物面镜上的入光口，反射镜具有斜面，多个斜面均面向抛物面镜，且与抛物面镜均呈角度设置；折转镜设置于多个反射镜的间隙处，折转镜为45°全反镜，且折转镜的反射面面向所述抛物面镜；本实用新型提供的多冲程泵浦碟片激光器，可显著提高激光晶体对于泵浦光束的吸收效率，以满足多冲程泵浦碟片激光器对于泵浦光束的光‑光转换效率。

Description

多冲程泵浦碟片激光器

技术领域

本实用新型涉及激光设备技术领域，特别是涉及一种多冲程泵浦碟片激光器。

背景技术

由于碟片激光器具有较小的热透镜效应、较高的输出功率、良好的光束质量、较高的光-光转换效率和功率可串联扩展等特点，在工业、国防、医疗等领域具有重要应用前景。

但是现有碟片激光器由于增益介质的厚度较薄，通常只有100μm-200μm，导致对泵浦光的吸收效率较低，如果仅用单程或双程泵浦，会使得增益介质对于泵浦光的吸收效率非常低，无法满足碟片激光器对于光-光转换效率要求。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有碟片激光器中增益介质对于泵浦光的吸收效率低，无法满足光-光转换效率的问题，提供一种多冲程泵浦碟片激光器。

一种多冲程泵浦碟片激光器，包括：

光源系统，用于发射泵浦光束；

抛物面镜，与所述光源系统相对设置，用于承接与反射所述泵浦光束；

激光晶体，设置于所述抛物面镜的焦点位置，用于吸收所述泵浦光束；

多个反射镜，间隔设置于所述激光晶体的外侧，相邻两个所述反射镜之间形成有供所述泵浦光束射至所述抛物面镜上的入光口，所述反射镜具有斜面，多个所述斜面均面向所述抛物面镜，且与所述抛物面镜均呈角度设置；

至少一个折转镜，设置于多个所述反射镜的间隙处，所述折转镜为45°全反镜，且所述折转镜的反射面面向所述抛物面镜。

上述多冲程泵浦碟片激光器，光源系统发射出的泵浦光束通过入光口射入至抛物面镜上，经抛物面镜聚焦后集中于激光晶体上，其中一部分泵浦光束被激光晶体吸收，另一部分未被激光晶体吸收的泵浦光束依次通过多个反射镜的斜面发生反射，重新射入至抛物面镜上，由抛物面镜重新聚焦后集成于激光晶体上并被其二次吸收，多次重复上述泵浦光束的吸收与反射过程，增加激光晶体对于泵浦光束的吸收次数，从而显著提高激光晶体对于泵浦光束的吸收效率，以满足多冲程泵浦碟片激光器对于泵浦光束的光-光转换效率。并且，折转镜设置于多个反射镜的间隙处，在泵浦光束反射至折转镜上时，通过折转镜可再次反射至抛物面镜上参与激光晶体的吸收作业，防止泵浦光束的外溢，进一步提高激光晶体对于泵浦光的吸收效率。

在其中一个实施例中，所述反射镜的数量为四个，在所述激光晶体的周向方向上，四个所述反射镜间隔设置于所述激光晶体的外侧。

在其中一个实施例中，所述抛物面镜呈圆盘状，所述折转镜为两个，在所述抛物面镜的径向方向上，两个所述折转镜并列设置，且两个所述折转镜的反射面相互垂直。

在其中一个实施例中，还包括截止镜，所述截止镜与所述抛物面镜相对设置，且其位于所述泵浦光束射出所述反射镜的位置，所述截止镜面向所述抛物面镜的端面上涂覆有增反膜。

在其中一个实施例中，所述激光晶体在面向所述抛物面镜的端面上涂覆有增透膜，所述激光晶体在背离所述抛物面镜的端面上涂覆有增反膜。

在其中一个实施例中，多个所述斜面上均涂覆有增反膜，所述折转镜的反射面上也涂覆有增反膜。

在其中一个实施例中，还包括冷却模块，所述冷却模块固定于所述激光晶体背离所述抛物面镜的端面上。

在其中一个实施例中，还包括准直系统，所述准直系统位于所述光源系统与多个所述反射镜之间，所述光源系统发射出的所述泵浦光束经过所述准直系统射入所述入光口。

在其中一个实施例中，所述抛物面镜上开设有贯穿其厚度的出光口，所述出光口正对所述激光晶体。

在其中一个实施例中，在所述反射镜正对所述抛物面镜的方向上，所述反射镜在所述抛物面镜上的投影呈多边形或扇环形。

附图说明

图1为本实用新型提供的多冲程泵浦碟片激光器的结构示意图；

图2为泵浦光束在多冲程泵浦碟片激光器中泵浦光束传导的路径示意图；

图3为泵浦光束在多冲程泵浦碟片激光器中泵浦光束传导的路径平面图。

附图标记：

100、多冲程泵浦碟片激光器；

110、泵浦光束；120、抛物面镜；121、出光口；130、激光晶体；140、反射镜；141、入光口；142、斜面；150、折转镜；160、截止镜。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图介绍本实用新型实施例提供的技术方案。

如图1-图3所示，本实用新型提供了一种多冲程泵浦碟片激光器100，多冲程泵浦碟片激光器100包括光源系统(图示未示出)、抛物面镜120、激光晶体130、多个反射镜140以及至少一个折转镜150。其中，光源系统为可以发射泵浦光束110的出光装置，用于发射泵浦光束110；抛物面镜120与光源系统相对设置，用于承接与反射泵浦光束110，即光源系统发射出的泵浦光束110可发射至抛物面镜120上；激光晶体130设置于抛物面镜120的焦点位置，用于吸收泵浦光束110，当泵浦光束110射至抛物面镜120上时，抛物面镜120可使得泵浦光束110反射并在其焦点位置进行聚焦，将泵浦光束110集成于激光晶体130上，供激光晶体130的吸收与转化。

多个反射镜140间隔设置于激光晶体130的外侧，相邻两个反射镜140之间形成有入光口141，即入光口141形成于相邻两个反射镜140的间隙处，入光口141可供泵浦光束110的通过，具体为光源系统发射出的泵浦光束110通过入光口141可射至抛物面镜120上。反射镜140具有斜面142，多个斜面142均面向抛物面镜120，并且多个斜面142均与抛物面镜120呈角度设置，当泵浦光束110射至斜面142上时，反射镜140可将泵浦光束110反射至抛物面镜120上进行聚焦。在本实施方式中，斜面142与抛物面镜120背离其聚焦面的端面之间的夹角为45°。

至少一个折转镜150，折转镜150设置于多个反射镜140的间隙处。折转镜150为45°全反镜，并且折转镜150的反射面面向抛物面镜120。在本实施方式中，折转镜150靠近多个反射镜140的外侧边缘处，对反射至折转镜150上的泵浦光束110进行截止并重新反射至抛物面镜120上进行聚焦，供激光晶体130的二次吸收，提高泵浦光束110的利用率。

上述多冲程泵浦碟片激光器100，光源系统发射出的泵浦光束110通过入光口141射入至抛物面镜120上，经抛物面镜120聚焦后集中于激光晶体130上，其中一部分泵浦光束110被激光晶体130吸收，另一部分未被激光晶体130吸收的泵浦光束110依次通过多个反射镜140的斜面142发生反射，重新射入至抛物面镜120上，由抛物面镜120重新聚焦后集成于激光晶体130上并被其二次吸收，多次重复上述泵浦光束110的吸收与反射过程，增加激光晶体130对于泵浦光束110的吸收次数，从而显著提高激光晶体130对于泵浦光束110的吸收效率，以满足多冲程泵浦碟片激光器100对于泵浦光束110的光-光转换效率。并且，折转镜150设置于多个反射镜140的间隙处，在泵浦光束110反射至折转镜150上时，通过折转镜150可再次反射至抛物面镜120上参与激光晶体130的吸收作业，防止泵浦光束110的外溢，进一步提高激光晶体130对于泵浦光的吸收效率。

一种优选实施方式，如图1-图3所示，反射镜140的数量为四个。激光晶体130呈圆盘状，在激光晶体130的周向方向上，四个反射镜140间隔设置于激光晶体130的外侧。光源系统发射出的泵浦光束110通过入光口141射入至抛物面镜120上，经抛物面镜120聚焦后集中于激光晶体130上，其中一部分泵浦光束110被激光晶体130吸收，另一部分未被激光晶体130吸收的泵浦光束110依次通过四个反射镜140的斜面142发生反射，重新射入至抛物面镜120上，由抛物面镜120重新聚焦后集成于激光晶体130上并被其二次吸收。

当然，在其他实施例中，反射镜140的数量不局限与上述提供的四个，还可以为两个、三个或其他数量，但需满足抛物面镜120、激光晶体130与多个反射镜140可形成一闭环空间，使泵浦光束110仅在其内部可进行多次反射与吸收，以提高激光晶体130对于泵浦光束110的吸收效率。

一种优选实施方式，如图1-图3所示，抛物面镜120呈圆盘状，折转镜150为两个，在抛物面镜120的径向方向上，两个折转镜150并列设置，并且两个折转镜150的反射面相互垂直。由于两个折转镜150并列设置于抛物面镜120的径向方向上，当泵浦光束110射至靠近抛物面镜120外圆面的其中一个折转镜150上时，泵浦光束110经折转镜150反射后射至抛物面镜120上的光点靠近抛物面镜120的外圆面；当泵浦光束110射至远离抛物面镜120外圆面的另外一个折转镜150上时，泵浦光束110经折转镜150反射后射至抛物面镜120上的光点远离抛物面镜120的外圆面。通过两个并列设置的折转镜150可改变泵浦光束110射至抛物面镜120上的位置，防止泵浦光束110持续作用于抛物面镜120的同一位置，延长抛物面镜120的使用寿命。并且，两个折转镜150均可对泵浦光束110进行截止并重新反射至抛物面镜120上进行反射聚焦，供激光晶体130的二次吸收，防止泵浦光束110的外溢，进一步提高泵浦光束110的利用率。

为了进一步提高泵浦光束110的利用率，一种优选实施方式，如图1与图2所示，多冲程泵浦碟片激光器100还包括截止镜160。截止镜160与抛物面镜120相对设置，并且截止镜160位于泵浦光束110射出反射镜140的位置。如图1中，由于泵浦光束110在反射过程中，易因路径的改变而通过出光口121外溢，导致泵浦光束110的损失，在出光口121处设置有一个截止镜160，对外溢的泵浦光束110进行吸收或重新反射至反射镜140与抛物面镜120上，防止泵浦光束110的外溢，进一步提高泵浦光束110的利用率。

另外，截止镜160面向抛物面镜120的端面上涂覆有增反膜。增反膜可增加截止镜160对于外溢泵浦光束110的反射能力，使外溢的泵浦光束110尽可能多的反射至反射镜140与抛物面镜120上，并经抛物面镜120反射聚焦后供激光晶体130的二次吸收，进一步提高泵浦光束110的利用率与激光晶体130对于泵浦光的吸收效率。

进一步地，如图1与图2所示，激光晶体130在面向抛物面镜120的端面上涂覆有增透膜，增强经抛物面镜120聚焦后的泵浦光束110被激光晶体130的吸收能力，减小泵浦光束110的反射损耗。激光晶体130在背离抛物面镜120的端面上涂覆有增反膜，防止未被激光晶体130吸收的泵浦光束110的外溢，使未被激光晶体130吸收的泵浦光束110尽可能多的反射至多个反射镜140上，以保证该部分泵浦光束110能够尽可能多的被激光晶体130二次吸收，提高激光晶体130对于泵浦光束110的吸收效率。

同样地，多个斜面142上均涂覆有增反膜，折转镜150的反射面上也涂覆有增反膜。可增大反射镜140与折转镜150对于泵浦光束110的反射能力，当泵浦光束110经过反射镜140与折转镜150时，泵浦光束110能够最大程度地被反射，经抛物面镜120重新聚焦后被激光晶体130二次吸收，提高了泵浦光束110的利用率，且进一步提高了激光晶体130对于泵浦光束110的吸收效率。

为了降低激光晶体130在吸收泵浦光束110过程中的热透镜效应，一种优选实施方式，如图1与图2所示，多冲程泵浦碟片激光器100还包括冷却模块(图示未示出)，冷却模块固定于激光晶体130背离抛物面镜120的端面上。由于激光晶体130在工作过程中，尤其是在高功率运转条件下，激光晶体130的热透镜效应过于严重，在激光晶体130上设置有冷却模块可快速移除激光晶体130在工作过程中产生的热量，降低激光晶体130在吸收泵浦光束110过程中的热透镜效应，保证激光晶体130的激光光束输出质量与稳定性。

其中，在本实施方式中，冷却模块优选为热沉，将热沉通过导热胶胶结于激光晶体130背离抛物面镜120的端面上。在其他实施方式中，冷却模块也可以为具有微通道的冷却元件，微通道可供冷却介质的流动，对于冷却模块的具体类型，本实用新型不做限制。

为了保证泵浦光束110的传导质量，一种优选实施方式，如图1与图2所示，多冲程泵浦碟片激光器100还包括准直系统(图示未示出)。准直系统位于光源系统与多个反射镜140之间，光源系统发射出的泵浦光束110经过准直系统射入入光口141，并通过入光口141进一步射至抛物面镜120上。由于光源系统发射的泵浦光束110在传导过程中，因多冲程泵浦碟片激光器100本身的变化和空气扰动的影响，泵浦光束110会出现发散等不良现象，通过准直系统可减小泵浦光束110的漂移，保证泵浦光束110的传导质量。

另外，如图1与图2所示，抛物面镜120上开设有出光口121，在抛物面镜120的厚度方向上，出光口121贯通抛物面镜120。当泵浦光束110在激光晶体130中进行放大之后可通过出光口121输出，作用于待加工工件上，完成特定操作作业。

在其中一个实施例中，如图1-图3所示，在反射镜140正对抛物面镜120的方向上，反射镜140在抛物面镜120上的投影呈多边形，即反射镜140中与斜面142相对的端面呈多边形。在另外一个实施例中，在反射镜140正对抛物面镜120的方向上，反射镜140在抛物面镜120上的投影呈扇环形，即反射镜140中与斜面142相对的端面呈扇环形。当然，在其他实施例中，在反射镜140正对抛物面镜120的方向，反射镜140在抛物面镜120上的投影不局限于上述提供的多边形或扇环形，还可以为圆形、椭圆形或其他形状，对于反射镜140在抛物面镜120上的投影的具体形状，本实用新型不做限制。

如图1-图3所示，本实用新型中激光晶体130对于泵浦光束110的吸收过程中如下：

多冲程泵浦碟片激光器100包括光源系统、抛物面镜120、激光晶体130、四个反射镜140以及两个折转镜150。光源系统发射出的泵浦光束110通过入光口141射入至抛物面镜120上，经抛物面镜120聚焦后集中于激光晶体130上，其中一部分泵浦光束110被激光晶体130吸收，另一部分未被激光晶体130吸收的泵浦光束110依次通过四个反射镜140的斜面142与两个折转镜150发生反射，重新射入至抛物面镜120上，由抛物面镜120重新聚焦后集成于激光晶体130上并被其二次吸收，多次重复上述泵浦光束110的吸收与反射过程，如上述结构，泵浦光束110可在抛物面镜120、激光晶体130、四个反射镜140以及两个折转镜150内部进行48次反射，即激光晶体130可对泵浦光束110进行48次吸收，显著提高激光晶体130对于泵浦光束110的吸收效率，以满足多冲程泵浦碟片激光器100对于泵浦光束110的光-光转换效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，包括：

光源系统，用于发射泵浦光束；

抛物面镜，与所述光源系统相对设置，用于承接与反射所述泵浦光束；

激光晶体，设置于所述抛物面镜的焦点位置，用于吸收所述泵浦光束；

多个反射镜，间隔设置于所述激光晶体的外侧，相邻两个所述反射镜之间形成有供所述泵浦光束射至所述抛物面镜上的入光口，所述反射镜具有斜面，多个所述斜面均面向所述抛物面镜，且与所述抛物面镜均呈角度设置；

至少一个折转镜，设置于多个所述反射镜的间隙处，所述折转镜为45°全反镜，且所述折转镜的反射面面向所述抛物面镜。

2.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，所述反射镜的数量为四个，在所述激光晶体的周向方向上，四个所述反射镜间隔设置于所述激光晶体的外侧。

3.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，所述抛物面镜呈圆盘状，所述折转镜为两个，在所述抛物面镜的径向方向上，两个所述折转镜并列设置，且两个所述折转镜的反射面相互垂直。

4.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，还包括截止镜，所述截止镜与所述抛物面镜相对设置，且其位于所述泵浦光束射出所述反射镜的位置，所述截止镜面向所述抛物面镜的端面上涂覆有增反膜。

5.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，所述激光晶体在面向所述抛物面镜的端面上涂覆有增透膜，所述激光晶体在背离所述抛物面镜的端面上涂覆有增反膜。

6.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，多个所述斜面上均涂覆有增反膜，所述折转镜的反射面上也涂覆有增反膜。

7.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，还包括冷却模块，所述冷却模块固定于所述激光晶体背离所述抛物面镜的端面上。

8.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，还包括准直系统，所述准直系统位于所述光源系统与多个所述反射镜之间，所述光源系统发射出的所述泵浦光束经过所述准直系统射入所述入光口。

9.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，所述抛物面镜上开设有贯穿其厚度的出光口，所述出光口正对所述激光晶体。

10.根据权利要求1所述的多冲程泵浦碟片激光器，其特征在于，在所述反射镜正对所述抛物面镜的方向上，所述反射镜在所述抛物面镜上的投影呈多边形或扇环形。

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