[發明專利]防止激光二極管發光腔面污染的側面泵浦激光模塊

有效

• 申請號: 201510028163.5
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104617476B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 杜仕峰;郭川;彭欽軍;王志超;宗楠;薄勇;許家林;張申金;申玉;許祖彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/042
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及全固態側面泵浦激光器技術領域，具體涉及一種防止激光二極管發光腔面污染的側面泵浦激光模塊。

背景技術

全固態側面泵浦激光器以其泵浦光輸入功率大、吸收均勻、結構緊湊等優點在激光器領域有重要應用。側面泵浦激光模塊是全固態側面泵浦激光器的核心部件，該部件的可靠性直接決定激光器的可靠性。

實驗研究發現全固態側面泵浦激光器，在高功率、長時間運轉時激光功率下降、壽命變短，特別是低吸收激光器(即泵浦光被激光晶體棒單次吸收少)，該現象更為嚴重。深入試驗研究后發現導致該現象的主要原因是側面泵浦激光模塊中激光二極管(Laser diode，簡稱LD)發光腔面被污染，而污染源主要有兩方面：一是側泵激光模塊由于長時間運轉導致內部器件溫度升高揮發物質污染發光腔面。側面泵浦激光模塊的泵浦光耦合方式特殊，即LD列陣輻射的泵浦光是從聚光腔外壁的通光窗口耦合進入內壁，隨后經過石英玻璃管后被所述激光晶體棒吸收，而未被吸收的泵浦光只有部分被聚光腔反射回激光晶體棒進行多次吸收。在該泵浦光耦合過程中，聚光腔中光線發散角度不一樣，經多次反射后，必會從聚光腔側壁通光窗口處溢出剩余泵浦光，輻照側面泵浦激光模塊中的器件，對器件加熱導致溫升乃至熔融，揮發物質污染LD發光腔面。當為低吸收時，反射次數增加，溢出剩余泵浦光更多，LD發光腔面更易被污染；二是環境擾動導致外界物質進入側面泵浦激光頭模塊內部污染LD發光腔面。全固態側面泵浦激光器在實際應用中，運行環境中存在污染物，當外界擾動時，導致污染物進入模塊內部污染LD發光腔面，從而降低側面泵浦激光模塊的可靠性，縮短全固態側面泵浦激光器的使用壽命。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供了一種防止激光二極管發光腔面污染的側面泵浦激光模塊，該模塊有效解決了由于溫度導致揮發物質污染和外界環境污染導致的激光二極管發光腔面的污染問題。

第一方面，本發明提供一種防止激光二極管發光腔面污染的側面泵浦激光模塊，所述模塊包括：激光晶體棒、石英玻璃管、聚光腔、由激光二極管熱沉、聚醚酰亞胺和激光二極管組成的激光二極管列陣、第一散熱器、第二散熱器、第三散熱器、端頭、外密封器；

由所述激光晶體棒、石英玻璃管、聚光腔、激光二極管列陣、第一散熱器、第二散熱器、第三散熱器組成側面泵浦激光單元；

所述激光晶體棒、所述石英玻璃管和聚光腔由內而外依次共軸放置，所述第一散熱器與所述激光二極管熱沉的一面固定；所述第二散熱器與所述聚醚酰亞胺的兩個相鄰側面固定；所述第三散熱器固定于所述端頭上；

其中，所述激光晶體棒，用于吸收所述激光二極管列陣輻射的泵浦光；

所述激光二極管封裝在所述激光二極管熱沉上，所述激光二極管列陣為多個，等角度環繞在所述聚光腔的外側；

所述端頭，包括左端頭和右端頭，每個端頭分別包括冷卻介質密封槽、器件固定孔，位于所述側面泵浦激光單元的左右兩端，用于形成密封通道和固定各部件；

所述外密封器，用于密封所述左端頭和右端頭；

所述第一散熱器、第二散熱器、第三散熱器、聚光腔和端頭之間形成內密封腔，用于防止側面泵浦激光模塊由于長時間運轉導致內部器件溫度升高生成揮發物質污染激光二極管發光腔面，并阻止外界物質進入污染激光二極管發光腔面；

所述外密封器、端頭與所述側面泵浦激光單元之間形成外密封腔，用于進一步阻止外界物質進入污染激光二極管發光腔面。

可選的，所述第一散熱器的一面位于所述激光二極管熱沉的一端，并通過所述激光二極管熱沉進行固定；

所述第一散熱器內部有通道，用于供冷卻介質通過。

可選的，所述第二散熱器為L型，固定于所述聚醚酰亞胺相鄰的兩個面上，并與所述聚醚酰亞胺相鄰的兩個面進行固定；所述第二散熱器內部有通道，用于供冷卻介質通過。

可選的，所述第三散熱器與所述左端頭和右端頭固定連接，連接后位于所述側面泵浦模塊的四周；

所述第三散熱器內部有通道，用于供冷卻介質通過。

可選的，所述第一散熱器與所述激光二極管熱沉之間有縫隙，所述縫隙大小為0.5～2mm。

可選的，所述第一散熱器、第二散熱器、第三散熱器之間均有縫隙，所述縫隙大小為0.5～2mm，且均為大熱導率材料。

可選的，所述激光二極管列陣平行于所述聚光腔；

多個所述激光二極管列陣之間等角度對稱排布，并環繞所述聚光腔外側壁一周，且所述激光二極管列陣的個數為奇數個；