CN2922218Y - 一种大功率固体激光器泵浦光的反射面 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种大功率固体激光器泵浦光的反射面，属于激光技术领域。该反射面相对于长轴对称，包括上反射面(12)和下反射面(13)，下反射面13中间为两段椭圆弧反射面(1)，两端为圆弧反射面(2)，椭圆弧反射面(1)和圆弧反射面2的交点为临界点(3)，圆弧反射面(2)的中心为椭圆弧反射面(1)的焦点，圆弧反射面(2)的半径为椭圆反射面1的焦点到临界点3的距离，下反射面13的两端沿长轴方向分别设计两个高低不同、方向相同的台阶。上反射面12的两端沿长轴方向设置有与下反射面13的方向相反的台阶，上反射面12和下反射面13通过两端的台阶连接。本实用新型的反射面所得泵浦效果好，提高了激光器输出功率及光束质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率固体激光器泵浦光的反射面，属于激光技术领域。
背景技术
固体激光器泵浦光的反射面是激光器的耦合表面，其作用是将泵浦源即泵浦灯所发出的光都反射到激光器工作物质(激光晶体)上，对激光器的功率及光束质量起着决定性的作用。
目前，大功率镜面反射金属腔激光器，一般采用双灯泵浦单个激光晶体，其反射截面为纯椭圆形状，其布置为将双灯置于双椭圆焦点上，激光晶体置于重合焦点上，以三点所在直线为双椭圆长轴方向，与长轴垂直的方向为短轴方向。使用这种传统结构反射面的大功率固体激光器的效率低，光束质量差。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提出了一种大功率固体激光器泵浦光的反射面。该反射面能够提高大功率灯泵浦激光器的耦合效率及光束质量。
为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。该放射面包括有上反射面12和下反射面13，下反射面13的中间为两段椭圆弧反射面1，两端为圆弧反射面2，椭圆弧反射面1和圆弧反射面2的交点为临界点3，圆弧反射面2的中心即为椭圆反射面1的焦点，圆弧反射面2的半径为椭圆反射面1的焦点到临界点3的距离，下反射面13的两端沿长轴方向分别设计两个高低不同、方向相同的低台阶10、高台阶11；上反射面12和下反射面13相对于长轴对称，上反射面12的两端沿长轴方向设置有与下反射面13的高低相同、方向相反的台阶，上反射面12和下反射面13通过两端的台阶能够相互配合连接。
本实用新型的设计原理：该反射面相对于工作物质7的中心位置对称，包括有椭圆弧反射面1和圆弧发射面2。其设计方法为：首先根据使用的工作物质7、泵浦灯4、滤紫外玻璃管6的尺寸，以及为夹持这些元件所加工装置的最小尺寸，确定单椭圆两焦点之间的距离即为椭圆2倍焦距，再由离心率e，e的取值范围为0.3＜e＜0.5即得该单椭圆长半轴，再由椭圆公式：焦距2＝长半轴2-短半轴2计算出短半轴，即可确定该单椭圆反射面；再采用光线追迹法，确定工作物质7的中心位置；然后确定椭圆弧反射面1和圆弧反射面2的交点，即反射面上的临界点3，确定方法为：放在椭圆反射面1焦点上的泵浦灯4发出的泵浦光线经反射面反射后与套在泵浦灯4外的玻璃管6的外壁相切时，则该光线在椭圆发射面1上的入射点或反射点即为临界点。过工作物质7位置中心作主轴的垂线，该线与椭圆反射面1有两交点即A、B，则交点与临界点3之间的两段椭圆弧线即为所求的椭圆弧反射面1。以泵浦灯4中心即椭圆焦点为圆心，以两临界点为圆弧端点画弧，即可得该段圆弧反射面。再以过工作物质7的中心并与主轴垂直的直线AB为对称线，画出另一半图形即得该整个泵浦腔反射面。
本发明实现了泵浦腔反射面的优化，提高激光器总电光效率和光束质量。
附图说明
图1.发明设计的大功率固体激光器双椭圆反射面
图2.发明设计的半反射面实体截面
图3.发明设计的双椭圆反射面实体
图中：1、椭圆弧反射面，2、圆弧反射面，3、临界点，4、泵浦灯，5、冷却水，6、玻璃管，7、工作物质，8、椭圆长轴，9、椭圆短轴，10、低台阶，11、高台阶，12、上反射面，13、下反射面。
具体实施方式
下面结合附图1～图3，具体说明本实施例。本放射面包括有上反射面12和下反射面13，下反射面13的中间为两段椭圆弧反射面1，两端为圆弧反射面2，椭圆弧反射面1和圆弧反射面2的交点为临界点3，圆弧反射面2的中心即为椭圆反射面1的焦点，圆弧反射面2的半径为椭圆反射面1的焦点到临界点3的距离，下反射面13的两端沿长轴方向分别设计两个高低不同、方向相同的低台阶10、高台阶11；上反射面12和下反射面13相对于长轴对称，上反射面12的两端沿长轴方向设置有与下反射面13的高低相同、方向相反的台阶，上反射面12和下反射面13通过两端的台阶能够相互配合连接。
因更换泵浦灯之便利及激光器谐振腔设计的需要，本实用新型设计的大功率固体激光器反射面采用合二为一的结构。其方法：将双椭圆体沿其长轴方向剖开，分为对称的上反射面和下反射面，并在每个反射面长轴两端分别设计两个高低不同，方向相同的台阶，目的是减少泵浦腔漏光，降低激光器的域值，另外在更换泵浦灯时，只有顺着台阶才能将上下反射面合为一体，防止在更换泵浦灯时将泵浦灯电极反装。
根据本实用新型设计的大功率固体激光器反射面具体结构见图1～3：从泵浦灯4发射的泵浦光线经冷却水5和玻璃管6折射后，再经椭圆反射面1和圆反射面2反射，再依次经玻璃管6、冷却水5折射后较为均匀地聚焦在工作物质7上。
不同功率的激光器其反射面也不同，但其设计方法相同。则根据实际需要按照本发明的设计方法设计出类似于图1所示双椭圆反射面及圆反射面，采用黄铜为基质材料加工成截面为图2所示模块，对反射面进行抛光，达到要求光洁度时再在表面上度金属镍，再对镍抛光，然后在镍层上度纯金，最后将激光晶体和两支泵浦灯分别套上滤紫外玻璃管并放入对应的焦点上，合上上下两个反射面即得大功率固体激光器泵浦腔型。采用本发明实现国内尚无报道的工业大功率激光器输出最大单脉能量达56焦耳，总电光效率高达4.2％，激光光束参数乘积达25mm.mrad.达到本发明预期目的。
Claims (1)
1、一种大功率固体激光器泵浦光的反射面，其特征在于：该反射面包括有上反射面(12)和下反射面(13)，下反射面(13)的中间为两段椭圆弧反射面(1)，两端为圆弧反射面(2)，椭圆弧反射面(1)和圆弧反射面(2)的交点为临界点(3)，圆弧反射面(2)的中心即为椭圆弧反射面(1)的焦点，圆弧反射面(2)的半径为椭圆反射面(1)的焦点到临界点(3)的距离，下反射面(13)的两端沿长轴方向分别设计两个高低不同、方向相同的低台阶(10)、高台阶(11)；上反射面(12)和下反射面(13)相对于长轴对称，上反射面(12)的两端沿长轴方向设置有与下反射面(13)的的高低相同、方向相反的台阶，上反射面(12)和下反射面(13)通过两端的台阶能够相互配合连接。
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