[發明專利]旋轉半導體側泵光泵浦棒狀晶體的激光模塊及激光器

有效

• 申請號: 201710559791.5
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107147001B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 林學春;趙鵬飛;董智勇;劉燕楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/042;H01S3/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種旋轉半導體側泵光泵浦棒狀晶體的激光模塊，包括晶體棒；及泵源組，包括九個半導體激光一維線陣泵源，每個半導體激光一維線陣泵源包括多個芭條，相鄰芭條之間具有一間距；九個半導體激光一維線陣泵源根據芭條排布類型的不同分為三類泵源，即第一類、第二類以及第三類半導體激光一維線陣泵源；該九個半導體激光一維線陣泵源按照第一類?第二類?第三類?第一類?第二類?第三類?第一類?第二類?第三類的順序均勻環繞所述晶體棒以進行泵浦。本公開還提供了一種激光器。本公開激光模塊及激光器降低了全固態激光模塊在高維度泵浦時激光晶體棒的熱效應，消除了晶體棒軸向上的泵浦暗區，提高了半導體泵源與激光晶體棒的利用率。

技術領域

本公開涉及高功率全固態激光技術領域，尤其涉及一種旋轉半導體側泵光泵浦棒狀晶體的激光模塊及激光器。

背景技術

全固態激光器具有效率高、壽命長、光束質量好、體積適中、可柔性傳輸等優點，是目前較成熟的激光技術之一。高功率全固態激光器通常由若干個半導體激光側面泵浦的全固態激光模塊通過諧振與放大的串接模式實現，因此，激光模塊是構成高功率全固態激光器的核心器件，它的性能直接決定激光器整機的品質。

目前，激光模塊一般采用三維、五維或者七維的泵浦源環繞晶體棒進行泵浦，此處的維指的是半導體泵源對晶體棒的泵浦方向，在每一個方向上都有一個半導體激光一維線陣泵源，可由3～15個40W的半導體芭條構成。理論上晶體棒的直徑越大、泵浦的維數越多，晶體棒的徑向上就越可以獲得更好的泵浦均勻性，激光模塊也能獲得更高的輸出功率。實際上，泵源的維數不是越高越好，在七維泵浦時晶體棒的熱效應就會變的非常嚴重，40W的半導體芭條一般只能工作在30W以下，泵源不能被充分利用，激光模塊的輸出功率受到限制。另外，半導體激光一維線陣在封裝時，芭條與芭條之間會留有約1～2mm的縫隙，在晶體棒泵浦區的長度范圍內存在10％以上的暗區，在晶體棒上形成了周期性的結構，不僅減少了芭條在軸向的數量同時也增大了晶體棒在軸向上的泵浦不均勻性，將激光模塊的輸出功率限制在千瓦以下。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本公開提供了一種旋轉半導體側泵光泵浦棒狀晶體的激光模塊及激光器，有效解決了半導體激光側泵的全固態激光模塊在高維度泵浦時激光晶體棒熱效應嚴重的技術難題，消除晶體棒軸向上的泵浦暗區，提高晶體棒軸向上的泵浦均勻性，利用晶體棒有限的泵浦長度獲得了最大的輸出功率。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種旋轉半導體側泵光泵浦棒狀晶體的激光模塊，包括

晶體棒；以及

泵源組，包括九個半導體激光一維線陣泵源，每個半導體激光一維線陣泵源包括多個芭條，相鄰芭條之間具有一間距；

其中，該九個半導體激光一維線陣泵源根據芭條排布類型的不同分為三類泵源，即第一類、第二類以及第三類半導體激光一維線陣泵源；在泵浦棒狀晶體時，該九個半導體激光一維線陣泵源按照第一類-第二類-第三類-第一類-第二類-第三類-第一類-第二類-第三類的順序均勻環繞所述晶體棒以進行泵浦。

在本公開一些實施例中，沿所述晶體棒軸線方向，所述第二類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條相比所述第一類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條具有一縮進距離，所述第三類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條相比所述第二類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條具有一縮進距離。

在本公開一些實施例中，其中，第一類半導體激光一維線陣泵源的相鄰芭條之間的間距為5mm；第二類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條比第一類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條縮進5mm，其相鄰芭條的間距為5mm；第三類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條又比第二類半導體激光一維線陣泵源的首個芭條縮進5mm，其相鄰芭條的間距為5mm。