[發明專利]一種用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔

有效

• 申請號: 201110136869.5
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102801094A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 崔建豐
• 申請（專利權）人: 北京中科紫玉光電技術有限公司
• 主分類號: H01S3/092
• 分類號: H01S3/092;F21V7/22
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

技術領域

本發明屬于固體激光技術領域，特別涉及一種新型的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔。

背景技術

固體激光器的抽運方式分為LD抽運和閃光燈抽運，半導體抽運的優點同比燈泵具有抽運轉化效率高，體積小，功耗低，冷卻壓力小等優點，但對于需要峰值功率高，特別是需要巨大單脈沖能量抽運，重復頻率比較低(如幾百赫茲以下的情況下)，或者是環境電磁干擾嚴重、環境空氣粉塵較多、環境溫度受外界溫度影響比較大的情況下，閃光燈抽運無疑是更具備比較優勢。高功率激光輸出的實現和獲得，首先要保障設計合理的泵浦幾何結構，使更多的燈參與泵浦，以提供給激光工作物質更多的能量；同時，由于在高放電載荷下，閃光燈本身相當于一個黑體，所以泵浦幾何結構設計上，要讓盡可能多的能量落到激光晶體棒上而不是被燈這個“黑體”吸收。可見，激光聚光腔的泵浦幾何設計，是高功率脈沖激光器設計的核心，對于高功率固體激光器，比如平均功率千瓦以上的聚光腔，既要實現高傳輸效率、耐高溫、同時要兼顧泵浦均勻。傳統的鏡像腔很難滿足要求，參考《大整圓金屬聚光腔》(實用新型專利，CN2356438Y)，《全新冷卻方式雙橢圓泵浦腔的實驗研究》(應用激光，1994年12月，第14卷第6期)都遇到泵浦能量供給受限，同時均勻性不好等問題，而采用普通的陶瓷腔或漫反射粉的腔結構，一定程度上只是解決了泵浦均勻性的問題，對于抽運能力的補強和抽運效率的改善都存在著無法克服的缺陷，漫反腔結構參考《激光器玻璃聚光腔及其加工方法》(發明專利，北京光電技術研究所，CN1585214A)。

發明內容

本發明的目的是克服目前高功率脈沖激光器聚光腔設計過程中遇到的通過增加閃光燈數以保證在閃光燈合理載荷下增加總泵浦注入能量，由于閃光燈互相照射的燈黑體自吸收造成的有效泵浦效率下降或均勻性差的不足，采用在陶瓷內表面結構直接增加擋角的辦法，使閃光燈放電時發出的光主要都照射到激光晶體棒上，減少照射到其他閃光燈上的幾率，以保障在高功率激光泵浦時，實現多燈高效率泵浦，以最大程度的實現激光器的更高功率輸出，并節約成本，提高效率。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明提供的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔，如圖2所示，其包括：一陶瓷腔體1；

所述陶瓷腔體1具有一前后通透的多面柱形內腔；所述多面柱形內腔的每一內表面上設有一向陶瓷腔體1中心漸縮并相交的擋角4；所述多面柱形內腔的縱截面呈花瓣形狀截面；擋角4呈尖角狀(如圖1所示)；

涂覆于所述多面柱形內腔內表面之上的陶瓷反光釉層3；

放置于所述陶瓷腔體1的多面柱形內腔中軸線的一激光晶體棒5；

呈空間旋轉對稱排布于所述陶瓷腔體1的多面柱形內腔中所述激光晶體棒5外圍的N支閃光燈2；所述閃光燈2位于相鄰的兩擋角4之間；所述N為3～30的正整數；

所述擋角4的對稱中心線與相鄰的二支閃光燈2軸線連線垂直；

所述擋角4的頂角與所述激光晶體棒5相距1～2mm；

所述擋角4為10°～160°的尖角；

所述擋角4的數目與閃光燈2的數目相等；

所述多面柱形內腔的前后表面分別蓋有不透明蓋板，所述多面柱形內腔內裝有冷卻水6。

所述多面柱形內腔的內表面之間設有倒角面。

所述激光晶體棒5的軸線和閃光燈2的軸線之間的連接線垂直所述倒角面。

所述倒角面的縱截面尺寸為閃光燈燈管內徑的0.5倍～1.5倍。

所述激光晶體棒5為圓柱體，圓柱體的兩圓形端面經拋光，其上鍍有對激光器工作波長相對應的增透膜。

所述的陶瓷腔體1外形為多面柱體或圓柱體。所述多面柱體為三角形柱體、長方體或正方體。

本發明的多面柱形內腔內表面上的陶瓷反光釉層3相對于激光晶體棒5也是空間對稱；閃光燈2發出的光既可以直接照射激光晶體棒5，也可以經陶瓷反光釉3反射后照射激光晶體棒5，但閃光燈之間由于擋角4的存在，不能實現對照。

所述閃光燈總數為N支(N為3～30的正整數)，則每支閃光燈輻照在激光晶體棒側表面上的照射區域為激光晶體棒總泵浦長度的側面表面積的1/N。每支燈的直接照射只對自己近鄰的激光晶體棒部分有貢獻，對其它燈近鄰的激光晶體棒部分幾乎沒有貢獻。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明的用于高功率燈泵激光器的多燈漫反聚光腔具有結構簡單，抽運效率高，泵浦均勻性好，減少閃光燈互相照射造成的自吸收損耗等優點；可用于各種大功率脈沖燈泵激光器、激光放大器中。