CN218887793U - 一种端侧面混合泵浦激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种端侧面混合泵浦激光器，包括：侧面泵浦模块和沿第一方向依次设置的端面泵浦模块、光纤耦合模块和激光谐振腔；端面泵浦模块，发射的第一泵浦光用于对激光晶体的端面进行泵浦；光纤耦合模块，用于把第一泵浦光耦合到激光晶体的端面；激光谐振腔内设置有激光晶体，用于输出谐振激光；侧面泵浦模块，位于靠近激光晶体的第一侧面的一侧，发射的第二泵浦光用于对激光晶体的第一侧面进行泵浦；其中，侧面泵浦模块包括反射结构，其位于靠近激光晶体的第二侧面的一侧，其用于将穿过激光晶体的第二泵浦光反射回激光晶体。本实用新型的反射结构，使穿过激光晶体的第二泵浦光反射回激光晶体，从而提高激光晶体对第二泵浦光的吸收效率。

Description

一种端侧面混合泵浦激光器

技术领域

本实用新型涉及固体激光器技术领域，具体而言，涉及一种端侧面混合泵浦激光器。

背景技术

现有泵浦固体激光器中，对激光晶体的泵浦方式，从空间结构上主要包括侧面泵浦结构和端面泵浦结构。侧面泵浦结构中，泵浦光束垂直于激光晶体的光轴入射，可在晶体内产生大而均匀的增益区域，可实现大功率或大脉冲能量激光输出，但缺点是输出激光的光束质量差和能量提取效率低。端面泵浦结构中，泵浦光束直接从激光晶体端面入射，由于晶体端面可产生的增益区域有限，使得激光晶体可以在较小的泵浦区域内获得较高的光增益，使激光器具有高效率能量提取和高光束质量输出的优点，但是相对较小的增益区域导致晶体端面容易畸变，输出脉冲能量受限的缺陷，适合中小功率激光输出。

在固体激光器的临床应用中，单一模式的激光器输出往往满足不了实际使用需求，例如在软组织切割和结石破碎两种手术的需求可能同时存在，在这种情况下，利用侧面泵浦激光器或端面泵浦激光器，都无法同时满足上述提及的手术需要。

现有技术中，通过两台或多台独立激光器实现大功率或大能量激光输出以及小功率激光输出，结构复杂、体积大，在一定程度上限制了多模式激光器的医疗应用。

此外，现有技术的侧面泵浦结构，吸收效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种端侧面混合泵浦激光器，以解决现有技术中，通过两台或多台独立激光器实现大功率或大能量激光输出以及小功率激光输出，结构复杂、体积大，在一定程度上限制了多模式激光器的医疗应用以及面泵浦结构，吸收效率低技术问题。

一种端侧面混合泵浦激光器，包括：侧面泵浦模块以及沿第一方向依次设置的端面泵浦模块、光纤耦合模块和激光谐振腔；所述激光谐振腔内设置有与所述激光谐振腔同轴的激光晶体，所述激光晶体用于输出谐振激光；所述第一方向为所述谐振激光的输出方向；所述端面泵浦模块用于发射第一泵浦光以对所述激光晶体的端面进行泵浦；所述光纤耦合模块用于将所述第一泵浦光耦合到所述激光晶体的端面；所述侧面泵浦模块位于靠近所述激光晶体的第一侧面的一侧，用于发射第二泵浦光以对所述激光晶体的第一侧面进行泵浦。

所述侧面泵浦模块包括反射结构，所述反射结构位于靠近所述激光晶体的第二侧面的一侧，所述第二侧面与所述第一侧面相对设置，所述反射结构用于将穿过所述激光晶体的所述第二泵浦光反射回所述激光晶体。

本实用新型通过在靠近激光晶体的第二侧面的一侧设置反射结构，使穿过激光晶体的第二泵浦光反射回激光晶体，从而提高激光晶体对第二泵浦光的吸收效率，第二泵浦光多次穿过激光晶体被多次吸收后，激光晶体对第一侧面入射的第二泵浦光的吸收效率可达80％-90％，既实现了均匀第二泵浦光，又实现了泵浦光的高效吸收；此外，共用一套激光谐振腔，实现谐振激光的同轴输出，避免通过两台或多台独立激光器实现大功率或大能量激光输出以及小功率激光输出，结构复杂、体积大的技术问题。

进一步地，所述侧面泵浦模块包括圆柱壳体，所述激光晶体设置在所述圆柱壳体内并与所述圆柱壳体同轴，所述圆柱壳体设置有开口部，所述开口部位于靠近所述激光晶体的第一侧面的一侧，所述开口部被配置为供所述第二泵浦光穿过；所述壳体的内壁面设置所述反射结构，所述反射结构位于靠近所述激光晶体的第二侧面的一侧。

本实用新型通过在圆柱壳体上设置开口部，实现第二泵浦光的入射；以及设置反射结构，实现穿过激光晶体的第二泵浦光汇聚反射回激光晶体，提高了激光晶体对第二泵浦光的吸收效率；此外，端面泵浦与侧面泵浦共用激光谐振腔，输出的谐振激光具有同轴特性。

进一步地，所述反射结构为镀金层。

进一步地，所述第一泵浦光为连续泵浦光，所述第二泵浦光为脉冲泵浦光。

本实用新型提供的激光器，可以实现高峰值大功率大能量的脉冲泵浦光的输出，同时可以实现低功率连续泵浦光的输出，相对于两台激光器分别实现类似的输出，结构简单，体积小，成本低，并且输出稳定；此外，端面泵浦模块和侧面泵浦模块共用一个激光谐振腔，实现脉冲模式、连续模式或者混合模式谐振激光的同轴输出。

进一步地，所述激光谐振腔包括沿所述第一方向依次设置的第一平面镜和第二平面镜，所述第一平面镜与所述第二平面镜的镜面平行且轴线共线，所述第一平面镜与所述第二平面镜之间的空间形成所述激光谐振腔。

进一步地，所述激光谐振腔还包括镜架，所述镜架与所述第二平面镜相连接，用于调节所述第二平面镜的位姿，使所述第二平面镜与所述第一平面镜的镜面平行且轴线共线。

本实用新型通过设置与第二平面镜相连接的镜架，便于调节第二平面镜的位姿，使第二平面镜与第一平面镜的镜面平行且轴线共线，保证激光谐振腔的稳定性，可靠性。

进一步地，所述激光晶体为Nd:YAG晶体，所述第一平面镜的镜面镀有第一介质膜，所述第一介质膜对波长为885nm±50nm的所述连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为1064nm±50nm的所述谐振激光的反射率大于等于99.5％；所述第二平面镜的镜面镀有第二介质膜，所述第二介质膜对波长为1064nm±50nm的所述谐振激光的透过率介于30％-50％；或

所述激光晶体为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，所述第一平面镜的镜面镀有所述第一介质膜，所述第一介质膜对波长为805nm±50nm的所述连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为2100nm±100nm的所述谐振激光的反射率大于等99.5％；所述第二平面镜的镜面镀有所述第二介质膜，所述第二介质膜对波长为2100nm±100nm的所述谐振激光的透过率介于20％-50％。

进一步地，所述激光晶体为Nd:YAG晶体，所述脉冲泵浦光的波长为808nm±50nm；或所述激光晶体为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，所述脉冲泵浦光的波长为783nm±50nm。

进一步地，还包括第一控制开关和第二控制开关，所述第一控制开关用于控制所述连续泵浦光的启停，所述第二控制开关用于控制所述脉冲泵浦光的启停。

本实用新型可以通过控制第一控制开关和第二控制开关的开闭，分别控制连续泵浦光和脉冲泵浦光的启停，丰富了医生对治疗多样性的需求，输出高峰值功率大能量脉冲谐振激光对软组织进行切割或对结石等硬靶进行破碎，或输出低峰值功率连续谐振激光刺激毛细血管收缩，起到止血的作用，减少手术失血。

进一步地，所述光纤耦合模块包括沿所述第一方向依次设置的光纤和第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸部的凸出方向沿所述第一方向。

进一步地，所述光纤耦合模块还包括第二平凸透镜，所述第二平凸透镜的凸部与所述第一平凸透镜的凸部相对布置。

进一步地，还包括冷却管，所述冷却管设于所述圆柱壳体内并与所述圆柱壳体同轴，所述激光晶体套入所述冷却管中，所述激光晶体和所述冷却管之间的间隙为冷却液通道，所述冷却液通道用于吸收所述激光晶体及所述第二泵浦光产生的废热。

因此，本实用新型通过设置冷却管，冷却管与激光晶体的间隙为冷却液通道，及时将激光晶体和第二泵浦光产生的废热带走，减少热效应。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种端侧面混合泵浦激光器结构示意图；

图2为图1所示主视部分截面示意图1；

图3为图1中沿A-A剖面线的剖视结构示意图；

图4为图1所示主视截面示意图2；

图5为图1中沿B-B剖面线的剖视结构示意图；

附图标记说明：

100-端面泵浦模块；110-第一泵浦光；

200-光纤耦合模块；210-光纤；220-第一平凸透镜；230-第二平凸透镜；

300-激光谐振腔；310-激光晶体；320-第一平面镜；330-第二平面镜；340-谐振激光；

400-侧面泵浦模块；410-第二泵浦光；420-圆柱壳体；421-开口部；430-冷却管；431-冷却液通道；432-第一连接件；433-第二连接件；434-进液管；435-出液管；

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图1-5对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型中，术语“连接”、“相连”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者是一体结构。

在本实用新型中，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者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。

参加附图1和2，一种端侧面混合泵浦激光器，包括：侧面泵浦模块400，以及沿第一方向依次设置的端面泵浦模块100、光纤耦合模块200和激光谐振腔300；激光谐振腔300内设置有与激光谐振腔300同轴的激光晶体310，所述激光晶体310用于输出谐振激光340；第一方向为谐振激光340的输出方向；端面泵浦模块100用于发射第一泵浦光110以对激光晶体310的端面进行泵浦；光纤耦合模块200用于将第一泵浦光110耦合到激光晶体310的端面；侧面泵浦模块400位于靠近激光晶体310的第一侧面的一侧，用于发射第二泵浦光410以对激光晶体310的第一侧面进行泵浦；侧面泵浦模块400包括反射结构，反射结构位于靠近激光晶体310的第二侧面的一侧，第二侧面与第一侧面相对设置，反射结构用于将穿过激光晶体310的第二泵浦光410反射回激光晶体310。

需要说明的是，本实用新型提供的端侧面混合泵浦激光器，共用一套激光谐振腔300，实现谐振激光340的同轴输出。

需要说明的是，从激光晶体310端面入射的第一泵浦光110和从第一侧面入射的第二泵浦光410被激光晶体310的吸收效率都需要高于一定值才能实现高效率输出。通常，在端面泵浦模块100的设计中，激光晶体310对端面入射的第一泵浦光110的吸收效率可达90％-95％以上；在侧面泵浦模块400的设计中，为了提高激光晶体310对第一侧面入射的第二泵浦光410吸收的均匀性，激光晶体310对第一侧面入射的第二泵浦光410的单程吸收效率在50％-70％之间，其余的30％-50％的第二泵浦光410穿过激光晶体310，因此，对第一侧面入射的第二泵浦光410的吸收效率与端面入射的第一泵浦光110的吸收效率相比，偏低。

为了提高激光晶体310对第一侧面入射的第二泵浦光410的吸收效率，本实用新型通过在靠近激光晶体310的第二侧面的一侧设置反射结构，使穿过激光晶体310的第二泵浦光410反射回激光晶体310，从而提高激光晶体310对第二泵浦光410的吸收效率，第二泵浦光410多次穿过激光晶体310被多次吸收后，激光晶体310对第一侧面入射的第二泵浦光410的吸收效率可达80％-90％，既实现了均匀第二泵浦光410，又实现了泵浦光的高效吸收；此外，共用一套激光谐振腔300，实现谐振激光340的同轴输出。

通过查阅文献，可知，激光晶体310对泵浦光的吸收效率η、吸收系数α、光程L之间满足公式：

η＝1-e^(-α*L)

通常设计激光晶体310的长度远大于激光晶体310的直径，典型的，激光晶体310的长度l介于90mm-150mm之间，激光晶体310的直径D介于4mm-8mm之间。

参见附图2，在一种实施方式中，激光晶体310的长度l为127mm，激光晶体310的直径D为5mm，激光晶体310对端面入射的第一泵浦光110的光程L约为激光晶体310的长度l，激光晶体310对侧面入射的第二泵浦光410的光程L约为激光晶体310的直径D的两倍，为了实现激光晶体310对端面入射的第一泵浦光110的吸收效率η₁达到95％以上，由上述公式可计算得到，激光晶体310对端面入射的第一泵浦光110的吸收系数α₁需大于0.235/cm；同时，为了实现激光晶体310对侧面入射的第二泵浦光410的吸收效率η₂达到90％以上，由上述公式可计算得到，激光晶体310对侧面入射的第二泵浦光410的吸收系数α₂需大于2.3/cm；

需要说明的是，当改变激光晶体310的长度l和激光晶体310的直径D等几何参数时，激光晶体310对泵浦光的吸收系数α可依据上述公式做出相应的变化。

由于激光晶体310对泵浦光的吸收系数α主要与激光晶体310的掺杂浓度C、泵浦光的波长λ、泵浦光偏振态Ψ等参数有关，其中掺杂浓度C在激光晶体310内基本均匀分布。可通过设计激光晶体310的长度l、激光晶体310的直径D、激光晶体310的掺杂浓度C、泵浦光偏振态Ψ，确定泵浦光的波长λ。

第一泵浦光110和第二泵浦光410的波长不同，激光晶体310对不同波长的泵浦光的吸收系数也不同，对端面入射的第一泵浦光110的吸收系数小于对第一侧面入射的第二泵浦光410的吸收系数。

因此，本实用新型通过在靠近激光晶体310的第二侧面的一侧设置反射结构，使穿过激光晶体310的第二泵浦光410反射回激光晶体310，从而提高激光晶体310对第二泵浦光410的吸收效率，第二泵浦光410多次穿过激光晶体310被多次吸收后，激光晶体310对第一侧面入射的第二泵浦光410的吸收效率可达80％-90％，既实现了均匀第二泵浦光410，又实现了泵浦光的高效吸收；此外，共用一套激光谐振腔300，实现谐振激光340的同轴输出，避免通过两台或多台独立激光器实现大功率或大能量激光输出以及小功率激光输出，结构复杂、体积大的技术问题。

参见附图2和3，优选地，侧面泵浦模块400包括圆柱壳体420，激光晶体310设置在圆柱壳体420内并与圆柱壳体420同轴，圆柱壳体420设置有开口部421，开口部421位于靠近激光晶体310的第一侧面的一侧，开口部421被配置为供第二泵浦光410穿过；壳体的内壁面设置反射结构，反射结构位于靠近激光晶体310的第二侧面的一侧，反射结构用于将穿过激光晶体310的第二泵浦光410反射回激光晶体310。

因此，本实用新型通过在壳体上设置开口部421，实现第二泵浦光410的入射；以及设置反射结构，实现穿过激光晶体310的第二泵浦光410汇聚反射回激光晶体310，提高了激光晶体310对第二泵浦光410的吸收效率；此外，端面泵浦与侧面泵浦共用激光谐振腔300，输出的谐振激光340具有同轴特性。

优选地，反射结构为镀金层。

优选地，第一泵浦光110为连续泵浦光，第二泵浦光410为脉冲泵浦光。

具体地，参见附图2，端面泵浦模块100发射的连续泵浦光，经过光纤耦合模块200之后，连续泵浦光的发散角θ和光斑直径d得到控制，使得光斑直径d小于激光晶体310的直径D，连续泵浦光几乎完全入射到激光谐振腔300中的激光晶体310内，并被激光晶体310吸收；侧面泵浦模块400发射的脉冲泵浦光，从侧面入射到激光晶体310内，一部分被激光晶体310吸收，一部分穿过激光晶体310，穿过激光晶体310的脉冲泵浦光照射到反射结构上被反射回激光晶体310内，再次被激光晶体310吸收。

因此，本实用新型提供的激光器，可以实现高峰值大功率大能量的脉冲泵浦光的输出，同时可以实现低功率连续泵浦光的输出，相对于两台激光器分别实现类似的输出，结构简单，体积小，成本低，并且输出稳定；此外，端面泵浦模块100和侧面泵浦模块400共用一个激光谐振腔300，实现脉冲模式、连续模式或者混合模式谐振激光340的同轴输出。

优选地，脉冲泵浦光为脉冲闪光灯或脉冲激光。

激光谐振腔300，是光波在其中来回反射，从而提供光能反馈的空腔。光学谐振腔的必要组成部分，通常由两个与激光晶体310轴线相垂直的平面或凹球面反射镜构成。激光谐振腔300的作用是选择频率一定、方向一致的光做最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外，与激光晶体310不再接触。沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光。为把激光引出腔外，可把一面反射镜做成部分透射的，透射部分成为可利用的激光，反射部分留在腔内继续增殖光子。

按组成谐振腔的两个反射镜的形状及它们的相对位置，可将光学谐振腔分为：平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等。其中，平凹腔中如果凹面镜的焦点正好落在平面镜上，则称为半共焦腔；如果凹面镜的球心落在平面镜上，便构成半共心腔；对称凹面腔中两块反射球面镜的曲率半径相同。如果反射镜焦点都位于腔的中点，便称为对称共焦腔。如果两球面镜的球心在腔的中心，称为共心腔。

优选地，参见附图2和4，激光谐振腔300包括沿第一方向依次设置的第一平面镜320和第二平面镜330，第一平面镜320与第二平面镜330的镜面平行且轴线共线，第一平面镜320与第二平面镜330之间的空间形成激光谐振腔300。

具体地，端面泵浦模块100发射的连续泵浦光，经光纤耦合模块200耦合之后，连续泵浦光透过第一平面镜320并入射到激光晶体310内，并被激光晶体310吸收。侧面泵浦模块400发射的脉冲泵浦光，从侧面入射到激光晶体310内，一部分被激光晶体310吸收，一部分穿过激光晶体310，穿过激光晶体310的脉冲泵浦光照射到反射结构上被反射回激光晶体310内，再次被激光晶体310吸收。第二平面镜330和第二平面镜330平行且轴线共线，谐振激光340一部分透过第二平面镜330输出。

优选地，第一平面镜320的镜面镀有第一介质膜，对端面泵浦模块100发射的连续泵浦光具有高透过率同时对谐振激光340具有高反射率；第二平面镜330的镜面镀有第二介质膜，具有对谐振激光340具有部分反射率和部分透过率。

优选地，激光谐振腔300还包括镜架，镜架与第二平面镜330相连接，用于调节第二平面镜330的位姿，使第二平面镜330与第一平面镜320的镜面平行且轴线共线。

因此，本实用新型通过设置与第二平面镜330相连接的镜架，便于调节第二平面镜330的位姿，使第二平面镜330与第一平面镜320的镜面平行且轴线共线，保证激光谐振腔300的稳定性，可靠性。

优选地，参见附图2，光纤耦合模块200包括沿第一方向依次设置的光纤210和第一平凸透镜220，第一平凸透镜220的凸部的凸出方向沿第一方向。

具体地，参见附图2，端面泵浦模块100发射的连续泵浦光，经光纤210、第一平凸透镜220耦合后，连续泵浦光的发散角θ和光斑直径d得到控制，使得光斑直径d小于激光晶体310的直径D，连续泵浦光几乎完全入射到激光谐振腔300中的激光晶体310内，并被激光晶体310吸收。

优选地，参见附图4，光纤耦合模块200还包括第二平凸透镜230，第二平凸透镜230的凸部与第一平凸透镜220的凸部相邻布置。

具体地，参见附图4，端面泵浦模块100发射的连续泵浦光，经光纤210、第一平凸透镜220、第二平凸透镜230耦合后，其中，第一平凸透镜220对连续泵浦光起到准直的作用，连续泵浦光的发散角θ和光斑直径d得到控制，第二平凸透镜230对准直的连续泵浦光进行汇聚，使得连续泵浦光集中于靠近激光晶体310的端面的中心区域，束腰直径小于光斑直径d，连续泵浦光几乎完全入射到激光谐振腔300中的激光晶体310内，并被激光晶体310吸收。

参见附图2-5，优选地，侧面泵浦模块400还包括冷却管430，冷却管430设于圆柱壳体420内并与圆柱壳体420同轴，激光晶体310套入冷却管430中，激光晶体310和冷却管430之间的间隙为冷却液通道431，冷却液通道431用于吸收激光晶体310及第二泵浦光410产生的废热。

需要说明的是，冷却液可以是蒸馏水、去离子水或乙二醇等。

冷却管430可以是玻璃管或石英管。

因此，本实用新型通过设置冷却管430，冷却管430与激光晶体310的间隙为冷却液通道431，及时将激光晶体310和第二泵浦光410产生的废热带走，减少热效应。

参见附图2，优选地，侧面泵浦模块400还包括第一连接件432和第二连接件433，分别位于冷却管430的两端，用于使激光晶体310和冷却管430之间的间隙为封闭空间。

参见附图5，优选地，侧面泵浦模块400还包括进液管434和出液管435，进液管434与第一连接件432相连，进液管434与激光晶体310和冷却管430之间的间隙相连，出液管435与第二连接件433相连，出液管435与激光晶体310和冷却管430之间的间隙相连。

优选地，第一连接件432与冷却管430之间设置有密封圈，第二连接件433与冷却管430之间设置有密封圈，防止冷却液泄漏。

端侧面混合泵浦激光器，在医疗应用层面，丰富了医生对治疗的多样性需求。通过对脉冲泵浦光和连续泵浦光参数进行调节，具体包括脉冲能量、脉冲宽度、输出功率、时序等参数精确控制，使端侧面泵浦激光器在泌尿外科软组织、结石治疗中得到更好的治疗效果。其中，

软组织治疗：先输出高峰值功率大能量脉冲谐振激光340对软组织进行高速切割，后输出低峰值功率连续谐振激光340刺激毛细血管收缩，起到止血的作用。

结石治疗：先输出低峰值功率连续谐振激光340，形成小气泡，吸引结石，后输出高峰值功率大能量脉冲谐振激光340进行高效碎石。

端侧面混合泵浦激光器还包括第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关用于控制第一泵浦光110的启停，第二控制开关用于控制第二泵浦光410的启停。

优选地，端侧面混合泵浦激光器还包括第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关用于控制连续泵浦光的启停，第二控制开关用于控制脉冲泵浦光的启停。

因此，本实用新型可以通过控制第一控制开关和第二控制开关的开闭，分别控制连续泵浦光和脉冲泵浦光的启停，丰富了医生对治疗多样性的需求，输出高峰值功率大能量脉冲谐振激光340对软组织进行切割或对结石等硬靶进行破碎，或输出低峰值功率连续谐振激光340刺激毛细血管收缩，起到止血的作用，减少手术失血。

优选地，端侧面混合泵浦激光器还包括控制电路，控制电路对连续泵浦光和脉冲泵浦光进行时序控制，实现连续谐振激光340和脉冲谐振激光340输出的时序控制。

由于激光晶体310为Nd:YAG晶体，波长为885nm±50nm的连续泵浦光从端面泵浦，吸收系数低，在激光晶体的长度方向上泵浦更均匀，分散热量，利于散热；激光晶体310为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，波长为805nm±50nm的连续泵浦光从端面泵浦，吸收系数低，在激光晶体的长度方向上泵浦更均匀，分散热量，利于散热。

优选地，激光晶体310为Nd:YAG晶体，第一平面镜320的镜面镀有第一介质膜，介质膜对波长为885nm±50nm的连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为1064nm±50nm的谐振激光340的反射率大于等于99.5％；第二平面镜330的镜面镀有第二介质膜，第二介质膜对波长为1064nm±50nm的谐振激光340的透过率介于30％-50％；或，

激光晶体310为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，第一平面镜320的镜面镀有第一介质膜，第一介质膜对的透过率大于等于98％，同时对波长为2100nm±100nm的谐振激光340的反射率大于等于99.5％；第二平面镜330的镜面镀有第二介质膜，第二介质膜对波长为2100nm±100nm的谐振激光340的透过率介于20％-50％。

由于激光晶体310为Nd:YAG晶体，波长为808nm±50nm的脉冲泵浦泵浦光从侧面泵浦，吸收系数高；激光晶体310为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，波长为7838nm±50nm的脉冲泵浦光从侧面泵浦，吸收系数高。

优选地，激光晶体310为Nd:YAG晶体，脉冲泵浦光的波长为808nm±50nm；或激光晶体310为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，脉冲泵浦光的波长为783nm±50nm。

实施例一：

参见附图1-4，一种端侧面混合泵浦激光器，包括沿第一方向依次设置的端面泵浦模块100、光纤耦合模块200和激光谐振腔300，端面泵浦模块100为半导体激光二极管模块，端面泵浦模块100发射的第一泵浦光110为连续泵浦光，连续泵浦光的波长为885nm，连续光功率为185W；光纤耦合模块200包括沿第一方向依次设置的光纤210、第一平凸透镜220和第二平凸透镜230，其中，光纤210的芯径为200μm，光纤210的数值孔径为0.22；第一平凸透镜220的焦距为15mm，第一平凸透镜220的平面端与光纤210的端面之间的距离为15mm，第一平凸透镜220对连续泵浦光起到准直的作用；第二平凸透镜230的凸部与第一平凸透镜220的凸部相邻布置，第二平凸透镜230的焦距为150mm，第二平凸透镜230对经第一平凸透镜220的连续泵浦光汇聚，使得连续泵浦光集中于靠近激光晶体310的端面的中心区域，束腰直径为2mm，束腰位置与第二平凸透镜230的平面端的距离为150mm。

激光谐振腔300内设置有激光晶体310，激光晶体310为圆棒状Nd:YAG晶体，激光谐振腔300包括沿第一方向设置的第一平面镜320和第二平面镜330，第一平面镜320与第二平面镜330的镜面平行且轴线共线，激光谐振腔300用于输出谐振激光340，谐振激光340的波长为1064nm，第一平面镜320与第二平凸透镜230之间的间距为100mm，第一平面镜320的表面镀有第一介质膜，第一介质膜对波长为885nm的连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为1064nm的谐振激光340的反射率大于等于99.5％；第二平面镜330的表面镀有第二介质膜，第二介质膜对波长为1064nm的谐振激光340的透过率介于30％-50％，第二平面镜330与Nd:YAG晶体的右端面之间的距离为45mm。

激光谐振腔300还包括镜架，镜架与第二平面镜330相连接，用于调节第二平面镜330的位姿，使第二平面镜330与第一平面镜320的镜面平行且轴线共线。

还包括侧面泵浦模块400，侧面泵浦模块400包括激光二极管巴条阵列，激光二极管巴条阵列发射的第二泵浦光410为脉冲泵浦光，脉冲泵浦光的峰值功率为5KW，脉冲泵浦光的波长为808nm，泵浦光脉冲宽度为500μs时的泵浦能量达到2.5J。侧面泵浦模块400还包括反射结构，反射结构位于靠近激光晶体310的第二侧面的一侧，第二侧面与第一侧面相对设置，反射结构用于将穿过激光晶体310的第二泵浦光410反射回激光晶体310。

激光谐振腔300内设置有激光晶体310，激光晶体310为圆棒状Nd:YAG晶体，圆棒状Nd:YAG晶体的长度为160mm，直径为5mm，Nd³⁺离子掺杂浓度为0.6％，该晶体对从端面入射的885nm连续泵浦光的吸收系数α约为0.9/cm，该晶体对端面入射的885nm连续泵浦光的吸收效率达到99％以上；该晶体对侧面入射的808nm脉冲泵浦光在反射结构的作用下，多次穿过该晶体又被该晶体多次吸收，该晶体对从侧面入射的808nm脉冲泵浦光的吸收系数α约为2.7/cm，该晶体对对从侧面入射的808nm脉冲泵浦光的吸收效率达到约93％。

Nd:YAG晶体的左端面和第二平凸透镜230之间的距离为145mm，与Nd:YAG晶体的左端面与第一平面镜320之间的距离为45mm，Nd:YAG晶体的折射率为1.82，Nd:YAG晶体的折射率和第二平凸透镜230的焦距与Nd:YAG晶体的左端面和第二平凸透镜230之间的距离的乘积，即可得知束腰位置。因此，束腰位置位于Nd:YAG晶体内部约9.1mm处。

端侧面混合泵浦激光器还包括第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关用于控制第一泵浦光110的启停，第二控制开关用于控制第二泵浦光410的启停。具体地，第一控制开关用于控制连续泵浦光的启停，第二控制开关用于控制脉冲泵浦光的启停。

当第一控制开关闭合，第二控制开关断开时，波长为885nm，连续光功率为185W的连续泵浦光从端面泵浦Nd:YAG晶体时，激光谐振腔300能够输出波长为1064nm，功率为65W的连续谐振激光340。

当第一控制开关断开，第二控制开关闭合时，波长为808nm，泵浦光脉冲宽度为500μs的脉冲泵浦光从侧面泵浦Nd:YAG晶体时，激光谐振腔300能够输出能量为0.7J，波长为1064nm，脉冲宽度约为460μs，脉冲峰值功率约为1522W的脉冲谐振激光340。

由于端面泵浦或侧面泵浦均使用第一平面镜320和第二平面镜330构成的激光谐振腔300，而谐振腔决定了1064nm输出谐振激光340的出射方向，因而，输出脉冲谐振激光340与连续谐振激光340具有同轴的特性。

当第一控制开关和第二控制开关均闭合时，波长为885nm，连续光功率为185W的连续泵浦光从端面泵浦Nd:YAG晶体，同时波长为808nm，泵浦光脉冲宽度为500μs的脉冲泵浦光从侧面泵浦Nd:YAG晶体时，激光谐振腔300输出连续谐振激光340和脉冲谐振激光340的混合谐振激光340，其中脉冲部分的时域波形更加光滑，而且通过在脉冲谐振激光340输出的基础上叠加连续谐振激光340，避免了脉冲开始瞬间的弛豫震荡尖峰。

激光谐振腔300输出的连续谐振激光340和脉冲谐振激光340的混合谐振激光340，经过一个焦距为100mm的平凸透镜后，束腰直径约为120μm，可耦合进一根芯径为200μm、数值孔径为0.22的石英光纤210，耦合效率达到93％，传输到靶标。

实施例二：

参见附图1-4，一种端侧面混合泵浦激光器，包括沿第一方向依次设置的端面泵浦模块100、光纤耦合模块200和激光谐振腔300，端面泵浦模块100为半导体激光二极管模块，端面泵浦模块100发射的第一泵浦光110为连续泵浦光，连续泵浦光的波长为805nm，连续光功率为150W；光纤耦合模块200包括沿第一方向依次设置的光纤210、第一平凸透镜220和第二平凸透镜230，其中，光纤210的芯径为400μm，光纤210的数值孔径为0.22；第一平凸透镜220的焦距为15mm，第一平凸透镜220的平面端与光纤210的端面之间的距离为15mm，第一平凸透镜220对连续泵浦光起到准直的作用；第二平凸透镜230的凸部与第一平凸透镜220的凸部相对布置，第二平凸透镜230的焦距为50mm，第二平凸透镜230对经第一平凸透镜220的连续泵浦光汇聚，使得连续泵浦光集中于靠近激光晶体310的端面的中心区域，束腰直径为1.3mm，束腰位置与第二平凸透镜230的平面端的距离为50mm。

激光谐振腔300内设置有激光晶体310，激光晶体310为Cr:Tm:Ho:YAG晶体，激光谐振腔300包括沿第一方向设置的第一平面镜320和第二平面镜330，第一平面镜320与第二平面镜330的镜面平行且轴线共线，激光谐振腔300用于输出谐振激光340，谐振激光340的波长为2100nm，第一平面镜320的表面镀有第一介质膜，第一介质膜对波长为805nm的连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为2100nm的谐振激光340的反射率大于等于99.5％；第二平面镜330的表面镀有第二介质膜，第二介质膜对波长为2100nm的谐振激光340的透过率20％-50％，第二平面镜330与Nd:YAG晶体的右端面之间的距离为45mm。

激光谐振腔300还包括镜架，镜架与第二平面镜330相连接，用于调节第二平面镜330的位姿，使第二平面镜330与第一平面镜320的镜面平行且轴线共线。

还包括侧面泵浦模块400，侧面泵浦模块400包括激光二极管巴条阵列，激光二极管巴条阵列发射的第二泵浦光410为脉冲泵浦光，脉冲泵浦光的峰值功率为15KW，脉冲泵浦光的波长为783nm，泵浦光脉冲宽度为500μs时的泵浦能量达到7.5J。

侧面泵浦模块400还包括反射结构，反射结构位于靠近激光晶体310的第二侧面的一侧，第二侧面与第一侧面相对设置，反射结构用于将穿过激光晶体310的第二泵浦光410反射回激光晶体310。

激光谐振腔300内设置有激光晶体310，激光晶体310为圆棒状的Ho:Cr:Tm:YAG晶体，圆棒状的Ho:Cr:Tm:YAG晶体的长度为127mm，直径为4mm，当Ho³⁺离子、Cr³⁺离子和Tm³⁺离子掺杂浓度分别为0.36％、1％和5.7％时，Ho:Cr:Tm:YAG晶体对端面入射805nm连续泵浦光的吸收系数约为0.9/cm，该晶体对端面入射的805nm连续泵浦光的吸收效率达到99％以上；该晶体对侧面入射783nm脉冲泵浦光的吸收系数约为3.9/cm，对侧面入射的783nm脉冲泵浦光在反射结构的作用下，多次穿过该晶体又被该晶体多次吸收，该晶体对从侧面入射的783nm脉冲泵浦光的吸收效率达到约95％。

Ho:Cr:Tm:YAG晶体的左端面和第二平凸透镜230之间的距离为45mm，Ho:Cr:Tm:YAG晶体的左端面与第一平面镜320之间的距离为25mm，Ho:Cr:Tm:YAG晶体的折射率为1.82，Ho:Cr:Tm:YAG晶体的折射率和第二平凸透镜230的焦距与Ho:Cr:Tm:YAG晶体的左端面和第二平凸透镜230之间的距离的乘积，即可得知束腰位置。因此，束腰位置位于Ho:Cr:Tm:YAG晶体内部约9.1mm处。

端侧面混合泵浦激光器还包括第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关用于控制第一泵浦光110的启停，第二控制开关用于控制第二泵浦光410的启停。具体地，第一控制开关用于控制连续泵浦光的启停，第二控制开关用于控制脉冲泵浦光的启停。

当第一控制开关闭合，第二控制开关断开时，波长为805nm，连续光功率为150W的连续泵浦光从端面泵浦Ho:Cr:Tm:YAG晶体时，激光谐振腔300能够输出波长为2100nm，功率为45W的连续谐振激光340。

当第一控制开关断开，第二控制开关闭合时，波长为783nm，泵浦光脉冲宽度为500μs的脉冲泵浦光从侧面泵浦Ho:Cr:Tm:YAG晶体时，激光谐振腔300能够输出能量为2.1J，波长为2100nm，脉冲宽度约为450μs，脉冲峰值功率约为4700W的脉冲谐振激光340。

由于端面泵浦或侧面泵浦均使用第一平面镜320和第二平面镜330构成的激光谐振腔300，而谐振腔决定了2100nm输出谐振激光340的出射方向，因而，输出脉冲谐振激光340与连续谐振激光340具有同轴的特性。

当第一控制开关和第二控制开关均闭合时，波长为805nm，连续光功率为150W的连续泵浦光从端面泵浦Ho:Cr:Tm:YAG晶体，同时波长为783nm，泵浦光脉冲宽度为500μs的脉冲泵浦光从侧面泵浦Ho:Cr:Tm:YAG晶体时，激光谐振腔300输出连续谐振激光340和脉冲谐振激光340的混合谐振激光340，其中脉冲部分的时域波形更加光滑，而且通过在脉冲谐振激光340输出的基础上叠加连续谐振激光340，脉冲谐振激光340的时域波形更加光滑而无弛豫震荡尖峰。

激光谐振腔300输出的连续谐振激光340和脉冲谐振激光340的混合谐振激光340，经过一个焦距为100mm的平凸透镜后，束腰直径约为160μm，可耦合进一根芯径为200μm、数值孔径为0.22的石英光纤210，耦合效率达到90％，传输到靶标。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，包括：侧面泵浦模块(400)，以及沿第一方向依次设置的端面泵浦模块(100)、光纤耦合模块(200)和激光谐振腔(300)；

所述激光谐振腔(300)内设置有与所述激光谐振腔(300)同轴的激光晶体(310)，所述激光晶体(310)用于输出谐振激光(340)；所述第一方向为所述谐振激光(340)的输出方向；

所述端面泵浦模块(100)用于发射第一泵浦光(110)以对所述激光晶体(310)的端面进行泵浦；

所述光纤耦合模块(200)用于将所述第一泵浦光(110)耦合到所述激光晶体(310)的端面；

所述侧面泵浦模块(400)位于靠近所述激光晶体(310)的第一侧面的一侧，用于发射第二泵浦光(410)以对所述激光晶体(310)的第一侧面进行泵浦；

所述侧面泵浦模块(400)包括反射结构，所述反射结构位于靠近所述激光晶体(310)的第二侧面的一侧，所述第二侧面与所述第一侧面相背设置，所述反射结构用于将穿过所述激光晶体(310)的所述第二泵浦光(410)反射至所述激光晶体(310)。

2.根据权利要求1所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述侧面泵浦模块(400)包括圆柱壳体(420)，所述激光晶体(310)设置在所述圆柱壳体(420)内并与所述圆柱壳体(420)同轴，所述圆柱壳体(420)设置有开口部(421)，所述开口部(421)位于靠近所述激光晶体(310)的第一侧面的一侧，所述开口部(421)被配置为供所述第二泵浦光(410)穿过；所述反射结构设置于所述圆柱壳体(420)的内壁面，且位于靠近所述激光晶体(310)的第二侧面的一侧。

3.根据权利要求2所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述反射结构为镀金层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述第一泵浦光(110)为连续泵浦光，所述第二泵浦光(410)为脉冲泵浦光。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述激光谐振腔(300)包括沿所述第一方向依次设置的第一平面镜(320)和第二平面镜(330)，所述第一平面镜(320)与所述第二平面镜(330)的镜面平行且轴线共线。

6.根据权利要求5所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述激光谐振腔(300)还包括镜架，所述镜架与所述第二平面镜(330)相连接，用于调节所述第二平面镜(330)的位姿，使所述第二平面镜(330)与所述第一平面镜(320)的镜面平行且轴线共线。

7.根据权利要求5所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述激光晶体(310)为Nd:YAG晶体，所述第一平面镜(320)的镜面镀有第一介质膜，所述介质膜对波长为885nm±50nm的连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为1064nm±50nm的谐振激光(340)的反射率大于等于99.5％；所述第二平面镜(330)的镜面镀有第二介质膜，所述第二介质膜对波长为1064nm±50nm的谐振激光(340)的透过率介于30％-50％；或，

所述激光晶体(310)为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，所述第一平面镜(320)的镜面镀有所述第一介质膜，所述第一介质膜对波长为805nm±50nm的所述连续泵浦光的透过率大于等于98％，同时对波长为2100nm±100nm的所述谐振激光(340)的反射率大于等于99.5％；所述第二平面镜(330)的镜面镀有所述第二介质膜，所述第二介质膜对波长为2100nm±100nm的所述谐振激光(340)的透过率介于20％-50％。

8.根据权利要求4所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述激光晶体(310)为Nd:YAG晶体，所述脉冲泵浦光的波长为808nm±50nm；或

所述激光晶体(310)为Ho:Cr:Tm:YAG晶体，所述脉冲泵浦光的波长为783nm±50nm。

9.根据权利要求4所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，还包括第一控制开关和第二控制开关，所述第一控制开关用于控制所述连续泵浦光的启停，所述第二控制开关用于控制所述脉冲泵浦光的启停。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述光纤耦合模块(200)包括沿所述第一方向依次设置的光纤(210)和第一平凸透镜(220)，所述第一平凸透镜(220)的凸部的凸出方向沿所述第一方向。

11.根据权利要求10所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述光纤耦合模块(200)还包括第二平凸透镜(230)，所述第二平凸透镜(230)的凸部与所述第一平凸透镜(220)的凸部相对布置。

12.根据权利要求2所述的端侧面混合泵浦激光器，其特征在于，所述侧面泵浦模块(400)还包括冷却管(430)，所述冷却管(430)设于所述圆柱壳体(420)内并与所述圆柱壳体(420)同轴，所述激光晶体(310)套入所述冷却管(430)中，所述激光晶体(310)和所述冷却管(430)之间的间隙为冷却液通道(431)，所述冷却液通道(431)用于吸收所述激光晶体(310)及所述第二泵浦光(410)产生的废热。

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