[發明專利]一種微片激光器

在審

• 申請號: 201610275256.2
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105742945A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 王菲;蔣翾;李楚鐘;陳潤澤;邢鵬岳;陳婷;田明;付秀華;車英
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種微片激光器，屬于光電子激光技術領域。

背景技術

在固體激光器中，激光介質的熱流方向與光軸相互垂直，激光介質內部形成溫度梯度，從而造成熱膨脹、熱應力及折射率的變化和應力雙折射，使激光束波面畸變，光束質量變差，輸出能量下降，嚴重時導致激光介質斷裂。高功率大能量固體激光器面臨的最大挑戰是沉積在激光介質里的廢熱，解決激光介質散熱的最根本方法是增大激光介質與散熱介質間的熱交換面積，使激光介質內部產生的廢熱快速導出。

采用微片激光介質是解決上述問題的有效手段，激光介質內部的熱流近似為垂直于微片激光介質表面的一維分布，在通光截面內熱流均勻分布，當激光方向與熱流方向基本一致時，能有效減小了光學畸變。該類激光器的熱管理性能得到有效提高，還大大改善了激光器輸出的光束質量，且體積小利于微型化。

單個微片激光介質由于尺寸有限導致無法有效注入盡可能高的泵浦源功率，從而使單個微片激光介質所能產生的最大輸出功率/能量受到了限制。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種微片激光器，采用圓臺形狀的微片激光介質來提高其被泵浦面的尺寸，降低對泵浦光整形的要求，同時可以使泵浦光進入微片激光介質后并能在其內部往返多次傳輸而被吸收，從而提高泵浦光的利用率和轉換效率；采用在腔內引入對振蕩光束透明而對泵浦光束高反射的凹面鏡，使泵浦光束被反射聚焦到微片激光介質的側面進行激勵，從而能通過增多泵浦源的數量來提高泵浦功率。

如附圖1所示，本發明提供的一種微片激光器，包括輸出鏡1、凹面鏡2、透明散熱片3、微片激光介質4、泵浦源5、銦6、熱沉7和壓蓋8；其中泵浦源5發出的泵浦光束被凹面鏡2反射穿過透明散熱片3匯聚到微片激光介質4的側面S面對其進行激勵，微片激光介質4產生熒光在微片激光介質4的底面B表面與輸出鏡1構成的激光器諧振腔內來回振蕩形成振蕩光束，部分振蕩光束透過輸出鏡1而形成輸出激光束；

所述的輸出鏡1優選平面鏡或凹面鏡，其表面鍍有對振蕩光束透射率不大于30%的部分透射膜，其與微片激光介質4的底面B面構成所述的一種微片激光器的光學諧振腔，并作為該激光器的輸出端，諧振腔內的振蕩光束透射出輸出鏡1的部分為輸出激光束；

所述的凹面鏡2優選中心有孔的凹面反射鏡或鍍有對振蕩光束減反射和凹面對泵浦光束高反射薄膜的凹面鏡，其將來自泵浦源的泵浦光束反射匯聚到微片激光介質4的側面S面，而平行于凹面鏡2光軸的振蕩光束能夠無損耗穿過；

所述的透明散熱片3優選具有高熱導率的金剛石或碳化硅材質的平面鏡，兩個表面鍍有對泵浦光和振蕩光的減反射膜，其與微片激光介質4的頂面T面緊密接觸，對微片激光介質4的頂面T面進行散熱，其內部的熱量分別通過與空氣熱交換和通過壓蓋8導出；

如附圖2所示，所述的微片激光介質4優選摻Nd³⁺、Yb³⁺、Fe²⁺或Cr³⁺Tm³⁺Ho³⁺的激光介質，圓臺形狀，其側面S面毛化，頂面T面鍍制泵浦光波長的高反射膜和振蕩光束相應波長的減反射膜，底面B面在鍍制泵浦光和振蕩光束相應波長的高反射膜后再鍍制鈦鉑金，其底面B面充當所述的一種微片激光器的高反射腔鏡，用于產生振蕩光束；

所述的泵浦源5為產生匯聚泵浦光束的光源，其發出的光束能夠被微片激光介質4所吸收，通過增加泵浦源5的數量來提高注入到微片激光介質4側面S面的泵浦光功率；

所述的銦6為金屬銦，通過蒸鍍的方式鍍制到熱沉7表面，通過對銦6加熱的方式將微片激光介質4的底面B面焊接到熱沉7上；

所述的熱沉7為表面光滑的紫銅材料，用于對微片激光介質4進行散熱；

所述的壓蓋8為紫銅材質的螺紋帽，用于實現透明散熱片3和熱沉7相連接，將透明散熱片3中的部分熱量傳遞給熱沉7。

有益效果：本發明提供的一種微片激光器，采用圓臺形狀的微片激光介質來提高其被泵浦面的尺寸，降低對泵浦光整形的要求，同時可以使泵浦光進入微片激光介質后并能在其內部往返多次傳輸而被吸收，從而提高泵浦光的利用率和轉換效率；采用在腔內引入對振蕩光束透明而對泵浦光束高反射的凹面鏡，使泵浦光束被反射聚焦到微片激光介質的側面進行激勵，從而能通過增多泵浦源的數量來提高泵浦功率。

附圖說明

圖1是一種微片激光器的結構圖。

圖2是微片激光介質4的示意圖。