[發明專利]光泵浦結構

有效

• 申請號: 200980139187.0
• 申請日: 2009-07-06
• 公開（公告）號: CN102171895A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: F·呂羅;P·魯索;M·雷諾迪;A·費拉爾;A·尼科利尼
• 申請（專利權）人: 泰勒斯公司
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

技術領域

本發明的領域是用于激光器的光泵浦領域，更具體而言，是二極管泵浦領域。

背景技術

光泵浦結構對于激光器性能而言是非常關鍵的組件。

光泵浦結構需要良好地吸取耗散到激活介質中的熱功率，但也需要所使用的泵浦二極管具有良好的溫度均勻性，以便在脈沖激光器的情況下，在發射序列(firing?sequence)中以及兩個連續脈沖之間的不同頻率處確保激光器增益的均勻分布。回想一下，對于脈沖激光器，下面的關系式給出了結構所耗散的平均功率P_avg：

P_avg＝P_diodes×nb二極管×泵浦時間×脈沖頻率

P_diodes為每組泵浦二極管的功率。

因此，與發射序列的持續時間有關的泵浦的頻率和持續時間會改變耗散功率，這會對光學性能造成影響。

目前存在具有矩形配置的泵浦結構，圖2a中顯示了其剖面圖。這種結構包括用作激活介質的具有正方形橫截面的縱向棒1；其由沿著棒和相對的兩個平行表面設置的兩組二極管2泵浦，棒的另外兩個表面與通過傳導吸取熱量的元件3相接觸。雖然這種配置能夠有效散熱，但對于在輸出端獲得的光束質量則沒什么效果：圖2b的剖面圖所示的用剖面的形狀來表示的輸出光束10的圖形不是圓形的。

另一種方案涉及使用具有圓形配置的泵浦結構，即包括具有圓形橫截面的棒1；圖1a中顯示了剖面圖。圖1b顯示的用剖面的形狀表示的輸出光束10的圖形則是圓形的，這確保了良好的光束品質。圍繞棒1按照星形設置多組泵浦二極管2，例如三組。鋁環4形式的散熱元件夾住棒1的端部，如圖1c所示；還通過使用連接所述多組二極管2的液體循環的冷卻裝置3來提供散熱，如圖1a的剖面圖所示。美國專利6?101?208中介紹了這種使用液體冷卻并且包括按照星形設置的四組二極管的泵浦結構的示例，并且還指出通過傳導冷卻不能令人滿意。在這種情況下，獲得光束的優良品質的不利代價是龐大的體積和冷卻劑的使用。

在最小的體積中使用氣體(例如空氣)代替液體的有效冷卻是主要的問題。

因此，至今仍需要一種泵浦結構來同時滿足所有上述需求，即通過氣體冷卻、耗散到激活介質中的熱功率的良好吸取(溫度以及軸向和縱向的內部熱梯度降低)、所使用的泵浦二極管的溫度的良好的均勻性、最小的體積和良好的光束質量。

發明內容

更具體而言，本發明的主題是一種用于激光器的光泵浦結構，包括：具有圓形橫截面的圓柱形棒形式的激活介質，所述棒的端部嵌在由導熱材料制成的兩個環中；至少三個泵浦二極管條的疊層，圍繞棒按照星形設置；支撐件，其溫度由珀耳帖效應模塊調節。其主要特征在于，所述環與所述支撐件相接觸，被稱為底部疊層的二極管疊層位于所述棒和所述支撐件之間，對于每個其他疊層，該結構包括構成對所述疊層的支撐的導熱塊，這些塊安裝在被冷卻的支撐件上，但彼此之間或與所述環不接觸。

該光泵浦結構還有利地包括由導熱材料制成的墊片，所述墊片位于所述底部疊層下方以調節該疊層及其支撐件之間的熱阻。

根據本發明的特征，所述墊片包括至少一個孔，所述孔中可以填充有不同于所述墊片的導熱材料。

根據本發明的另一特征，所述環通過柔性凸緣固定在支撐件上，所述柔性凸緣可以吸收所述棒及其支撐件(即所述環)之間的不同熱膨脹。

附圖說明

通過閱讀接下來參考附圖作為非限制性示例給出的具體描述，將顯現本發明的其他特征和優點，其中：

上文已描述過的圖1示意性地表示從正面(圖1a)和側面(圖1c)所見的根據現有技術的具有圓形橫截面的圓柱形棒的光泵浦結構的剖面圖以及所產生的光束形狀(圖1b)，

上文已描述過的圖2示意性地表示從正面(圖2a)所見的根據現有技術的具有正方形橫截面的圓柱形棒的光泵浦結構的剖面圖以及所產生的光束形狀(圖2b)，

圖3表示根據本發明的具有圓形橫截面的圓柱形棒的光泵浦結構的裝配中的連續步驟。

在各個圖中，相同的元件用相同的附圖標記表示。

具體實施方式

結合圖3描述當根據本發明的示意性光泵浦結構被裝配時該結構的各個元件。

該結構包括作為熱分配器的支撐件5，其上安放有裝在底板211上的被稱為底部疊層21的泵浦二極管的疊層。該支撐件5是由諸如銅或鋁合金的導熱材料制成。