[發明專利]一種混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊

無效

• 申請號: 200910089203.1
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101604813A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 張恒利;閆瑩;沙鵬飛;李靜;林鑫;辛建國
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/04;H01S3/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發明是一種采用循環冷卻液直接冷卻和熱傳導兩種冷卻方式的激光二極管泵浦板條增益模塊，屬激光技術領域。

背景技術

激光二極管泵浦板條激光器是目前獲得高功率、高光束質量激光輸出的一種主要方式。根據不同的泵浦方式，板條激光器分為端面泵浦、側面泵浦和大面泵浦三種結構。由于板條增益介質的幾何形狀(厚度遠小于其他兩個方向的尺寸)，通常采用兩個大表面作為冷卻面以獲得好的冷卻效果，從而實現高功率的激光輸出。因此，在板條激光器中較多的采用端面或側面泵浦方式來實現通光面和冷卻面的分離，簡化激光器結構。但是由于端面和側面的面積相比于大面要小，不利于注入高的泵浦光率，同時增益介質對泵浦光的指數吸收使的增益介質端面附近的熱效應比較嚴重，不利于激光器的功率升級。

發明內容

本發明旨在提出一種激光二極管大面泵浦的循環水和熱傳導兩種冷卻方式相結合的板條增益模塊。該模塊可以結合腔鏡構成激光振蕩器或者放大器，實現高功率、高光束質量的激光輸出，達到激光器功率升級的目的。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明的混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊(見圖1)，包括泵浦光、聚光腔、玻璃窗口、循環冷卻液、板條增益介質、熱沉六個部分，組成關系為：板條增益介質的一個大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉上，利用水循環裝置對熱沉進行冷卻，增益介質接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光反射回增益介質內部；另一個大面利用循環冷卻液直接進行冷卻。增益介質表面的玻璃窗口和聚光腔可以使泵浦光以很小的損耗均勻的注入到增益介質的表面。

所述的增益模塊中的增益介質為激光晶體或陶瓷，厚度為1～5mm，寬度20～100mm，長度10～40mm。

所述的增益模塊用于激光振蕩器和激光放大器。

由激光二極管產生的泵浦光通過聚光腔和玻璃窗口入射到增益介質大表面，泵浦光入射面采用循環冷卻液直接冷卻，接觸熱沉一面采用熱傳導冷卻，實現了混合冷卻結構。

本發明的有益效果

本發明結構簡單，采用循環冷卻液直接冷卻和熱傳導兩種冷卻方式相結合可以獲得比單一熱傳導更好的冷卻效果，同時大面泵浦的泵浦方式能夠減小增益介質熱效應的影響和增大泵浦光的分布面積，從而注入更多的泵浦功率，結合諧振腔鏡可構成激光振蕩器和放大器，實現高功率高光束質量的激光輸出。

附圖說明

圖1為混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊結構圖；

圖2為混合冷卻激光二極管泵浦負支混合腔板條激光器結構圖；

圖3為混合冷卻激光二極管泵浦正支混合腔板條激光器結構圖；

圖4為混合冷卻激光二極管泵浦平凹穩定腔板條激光器結構圖；

圖5為混合冷卻激光二極管泵浦板條混合腔放大器結構圖；

其中：1-泵浦光、2-聚光腔、3-玻璃窗口、4-循環冷卻液、5-板條增益介質、6-熱沉、7-凹球面輸入鏡、8-凹球面輸出鏡、9-振蕩器輸出激光、10-凸柱面輸出鏡、11-平面輸出鏡、12-放大器信號光、13-放大器輸出激光。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，其中1-7為本發明在激光振蕩器中的應用實例，8為本發明在激光放大器中的應用實例。

本發明的混合冷卻激光二極管泵浦板條增益模塊，板條增益介質5的一個大面用金屬焊接或是光膠等方式固定在熱沉6上，利用水循環裝置對熱沉進行冷卻，增益介質接觸熱沉的表面鍍金將泵浦光1反射回增益介質內部；另一個大面利用循環冷卻液4直接進行冷卻。增益介質表面的玻璃窗口3和聚光腔2可以使泵浦光以很小的損耗均勻的注入到增益介質的表面。以下實施例中增益模塊均采用上述結構。

實施例1

板條增益介質5的尺寸為20mm×10mm×1mm，調整凹球面輸入鏡7、輸出鏡8如圖2所示的位置。接觸熱沉6的一面(20mm×10mm)鍍金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為500mm；輸出鏡8為凹球面鏡，曲率半徑為350mm，調整輸入鏡7、輸出鏡8位置可以獲得高功率、高光束質量激光輸出9。

實施例2

板條增益介質5的尺寸為20mm×10mm×1mm，調整凹球面輸入鏡7、輸出鏡10如圖3所示的位置。接觸熱沉6的一面(20mm×10mm)鍍金，輸入鏡7為凹球面鏡，曲率半徑為500mm；輸出鏡10為凸柱鏡，曲率半徑為-350mm，調整輸入鏡7、輸出鏡10位置可以獲得高功率、高光束質量激光輸出9。

實施例3