[發明專利]端面泵浦的固體激光器

無效

• 申請號: 200910143181.2
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101673918A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 任芝;李松濤;張曉宏;閆占元
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01S3/14
• 分類號: H01S3/14;H01S3/16;H01S3/0941;H01S3/06;H01S3/10;H01S3/101
• 代理公司: 保定市燕趙恒通知識產權代理事務所
• 代理人: 王葶葶

一、技術領域

本發明涉及一種端面泵浦的固體激光器，特別涉及一種使用激光二極管泵浦的具有增益介質的固體激光器。

二、背景技術

端面泵浦的固體激光器屬于本領域熟知的技術，其中的泵浦光源一般采用的是激光二極管或者其他合適的泵浦源，固體增益介質根據所需激光的波長而選用不同的介質材料，像熟知的YAG等晶體都是本領域技術人員經常采用的，其中增益介質的形狀一般都是圓棒形，或者采用矩形。增益介質的周圍設置有冷卻裝置，包括水冷卻裝置、風冷卻裝置以及其他合適的冷卻裝置。這種傳統的泵浦光源以及增益介質的形狀容易產生一個問題，就是在增益介質的內層和外層之間由于泵浦的不均勻和冷卻的不均勻而產生溫度差，增益介質中存在的這種溫度差會產生很多問題，例如會對增益介質本身產生傷害，抑制激光輸出功率的提高，特別是由于這種溫差還會在增益介質內部產生折射率差，從而對于激光運行模式產生影響。

三、發明內容

本發明的目的就是解決上述問題，提供一種端面泵浦的固體激光器，這種激光器可以在很大程度上提高泵浦的均勻性，降低增益介質的溫度差，從而減小由溫度差而帶來的各種影響。

為完成上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種端面泵浦的固體激光器，它包括多個激光二極管、一個圓形凸透鏡、圓臺形增益介質和設置在圓臺形增益介質周圍的冷卻裝置；所述的多個激光二極管以均勻方式排列，形成一個圓平面，所述圓形凸透鏡位于圓臺形增益介質與所述多個激光二極管所形成的圓平面之間；所述圓形凸透鏡的焦距大于所述圓臺形增益介質的長度，所述圓臺形增益介質的具有較大面積的截面位于圓形凸透鏡的一側，該具有較大面積的截面與所述圓形凸透鏡、所述多個激光二極管所形成的圓平面相互平行，且所述圓臺形增益介質的具有較大面積的截面的直徑與所述圓形凸透鏡的直徑以及所述多個激光二極管所形成的圓平面的直徑相等，所述圓臺形增益介質與所述圓形凸透鏡以接觸的方式放置；

從所述圓平面內的多個激光二極管發出的泵浦光以平行的方式照射到圓形凸透鏡上，圓形凸透鏡將平行的泵浦光會聚成一圓錐，所述多個激光二極管所形成的圓平面的圓心與圓形凸透鏡的光心以及圓臺形增益介質中心軸線在一條直線上，所述圓臺形增益介質以相同形狀，相同大小的方式與所述圓錐的一部分完全重合。

通過上述方式對固體增益介質進行泵浦可以顯著提高泵浦光的均勻性。首先，由于發出泵浦光的多個激光二極管是以均勻方式排列，形成一個圓平面，并且所述圓平面的圓心與圓形凸透鏡的光心以及圓臺形增益介質中心軸線在一條直線上，所述圓臺形增益介質的具有較大面積的截面與所述圓形凸透鏡、所述多個激光二極管所形成的圓平面相互平行，這就保證了經過圓形凸透鏡會聚以后的泵浦光在任意的截面上都是均勻的，又由于所述圓臺形增益介質以相同形狀，相同大小的方式與所述圓錐的一部分完全重合，這樣就實現了對增益介質的均勻泵浦。其次，由于增益介質采用了圓臺形狀，而泵浦光是以與所述增益介質相同的形狀及大小入射到增益介質內，這樣就顯著消除了泵浦光隨著向前傳播距離的增加而導致的能量降低，從而降低了增益介質前后端的泵浦不均勻性，因為雖然泵浦光隨著向前傳播距離的增加會減弱，但是由于泵浦光的截面積也在減小，從而抵消了單位面積內能量的降低。基于上述兩點原因，實現了整個激光在增益介質內部泵浦的均勻性，達到了降低內部溫差的目的，進而減小了由溫度差而對激光器帶來的各種影響，延長了增益介質的使用壽命，提高了激光的輸出功率；抑制了泵浦光在增益介質內部產生的折射率差，使激光運行模式始終如一。

四、附圖說明

圖1為本發明中激光二極管、圓形凸透鏡和圓臺形增益介質的結構示意圖。

五、具體實施方式

下面結合圖1對本發明作出進一步描述，以使得本發明的優越性得到更好的體現。

如圖1所示，其中1為由多個激光二極管以均勻排列的方式所形成的圓平面，2為圓形凸透鏡，3為圓臺形固體增益介質。圓臺形增益介質3具有較大面積的截面與圓平面1和圓形凸透鏡2相互平行，且三者的直徑相等。圓臺形增益介質3以與圓形凸透鏡2接觸的方式放置。其中的虛線表示以平行方式入射的由多個激光二極管發出的泵浦光。泵浦光經過圓形凸透鏡2會聚以后成為圓錐，該圓錐靠近圓形凸透鏡2一側的部分具有與圓臺形增益介質3完全相同的形狀及大小。并且圓平面1的圓心與圓形凸透鏡2的光心以及圓臺形增益介質3的中心軸線在一條直線上。這樣就實現了泵浦光以與圓臺形增益介質3完全相同的形狀及大小進入到圓臺形增益介質內部，并且還是以與圓臺形增益介質3完全相同的形狀及大小在增益介質內部向前傳播。

在圓臺形增益介質3的具有較大面積的截面上鍍有對泵浦光透射且對增益介質內產生的激光反射的光學薄膜，在具有較小面積的截面上鍍有對增益介質內產生的激光半透半反的光學薄膜，以此來形成諧振腔，其中具有較小面積的截面上的光學薄膜的反射率可根據輸出激光的需要進行調整。