激光器增益介质及具有该增益介质的激光器制造技术

本发明专利技术提供一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，增益介质本体具有与激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与前端面呈相对设置的后端面，增益介质还包括设于增益介质本体的前端面上的辅助介质，辅助介质的侧端设有供泵浦光束入射的入射面和供激光光束输出的输出面，且入射面与泵浦光束呈垂直设置，输出面与激光光束呈垂直设置。由于增益介质配置有辅助介质，通过其吸收部分自发辐射光子，以此抑制增益介质本体产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体能够承受更大的热量。本发明专利技术还提供一种具有该增益介质的激光器。

【技术实现步骤摘要】
激光器增益介质及具有该增益介质的激光器
本专利技术涉及激光器的
，尤其涉及一种激光器增益介质及具有该增益介质的激光器。
技术介绍
当前用于激光器领域的薄片增益介质，其前表面镀有对泵浦光束及激光光束高透射的高透射膜，以使泵浦光束及激光光束较好地透射在薄片增益介质表面上，同时，也在薄片增益介质的后表面镀有对泵浦光束及激光光束的高反射膜，以使薄片增益介质能够较好地将泵浦光束及激光光束反射，但是这样的薄片增益介质结构存在如下问题：由于在薄片增益介质的前端面镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜，其容易因处在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况，严重时甚至引起薄片增益介质的碎裂。同时地，目前的增益介质普遍采用单面冷却，其具体操作为：将薄片增益介质固定在高热导率的紫铜冷却热沉上，该冷却热沉开设有冷却液微通道，而冷却液微通道内配有高速流动的冷却液。冷却时，先通过热传导的方式将薄片增益介质的热量传导到冷却热沉中，再在冷却液微通道内将热量与冷却液进行热交换，然后由高速流动的冷却液将热量带走。但是此种冷却方式的冷却液经过多次的热传导和热交换后，其冷却效率及冷却能力会逐渐下降。同时地，由于增益介质所吸收的泵浦光能量分布多为高斯分布或者平顶分布，所以此种单面的冷却方式，容易导致增益介质出现中间温度较高而周边温度较低的情况，即，在增益介质中形成由中心处到边缘的温度梯度，近似为高斯分布或者平顶分布。而一旦增益介质上出现温度梯度的情况，不但容易使其出现变形，而且还会使其中间膨胀凸起，以致使激光器形成热透镜效应，严重时甚至引起薄片增益介质的碎裂。为此，一些设计人员会在增益介质的前后端面均设置有冷却单元，以此进一步地冷却增益介质，降低其因散热不充分或不及时而出现变形、凸起等缺陷。如公开号为CN101854021A的中国专利，其公开了一种闪光灯泵浦板条增益模块，该板条增益模块的一个大面与热沉紧密接触，另一个大面与具有循环冷却液的流动空间接触，且该循环冷却液在流动空间内流通。尽管此种设计相对于单面冷却方式能给增益介质带来进一步的冷却，但是，若将此种冷却方式应用在激光器的增益介质的散热，会存在以下问题：增益介质的用以与光束接触的前端面虽可充分及时散热，但光束与循环冷却液接触后会产生折射并偏离预定入射路径，无疑难以保证预定的光量照射在增益介质上，影响了泵浦光束与激光光束的增益效果。因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种具有能使泵浦光束、激光光束透射至增益介质本体上的辅助介质的激光器增益介质，以解决现有技术中因在增益介质的前端面镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜而容易会在较高温度下出现变形及热透镜效应的情况及增益介质容易因温度过高出现碎裂的问题；同时，还提供一种激光器。本专利技术是这样实现的，一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质本体具有与所述激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置的后端面，所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助介质的侧端设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入射面与所述泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置。具体地，所述辅助介质包括圆台状本体，所述圆台状本体具有顶面、与所述顶面相对设置且其表面面积大于所述顶面的表面面积的底面和包围所述顶面与所述底面之间的弧面，所述入射面、所述输出面均设于所述弧面上，且所述入射面与所述输出面呈对称设置；所述入射面或所述输出面与所述底面夹设有第一夹角c，所述弧面与所述底面夹设有第二夹角d，且所述第一夹角与所述第二夹角的关系为47°＜d＜c＜70°。进一步地，所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述顶面上由外往内、自上往下环设有一顶部凸台；所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述底面上由外往内、自下往上环设有一底部凸台；所述底部凸台连接固定在所述增益介质本体的前端面上。较佳地，所述增益介质本体的后端面镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层。较佳地，所述入射面和/或所述输出面镀有对所述泵浦光束和/或所述激光光束高透射的高透射膜层。较佳地，所述辅助介质为钇铝石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷，所述增益介质本体掺杂有激活离子，且所述激活离子为Yb3+、Nd3+、Tm3+或Ho3+。本专利技术还提供一种激光器，包括有用以产生泵浦光的泵浦源、激光高反镜、激光输出镜、安装底座、上述的增益介质及用于对所述增益介质进行冷却的冷却装置，所述泵浦源、所述激光高反镜、所述激光输出镜、所述增益介质及所述冷却装置均安装在安装底座上，所述激光高反镜与所述入射面呈平行设置，所述激光输出镜与所述输出面呈平行设置。进一步地，所述冷却装置包括用于冷却所述增益介质本体的后端面的后端冷却单元、用于冷却所述增益介质本体的前端面的前端冷却单元及用以使所述后端冷却单元、所述增益介质及所述前端冷却单元连接固定的锁紧机构；所述后端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供后端冷却液储存并使该后端冷却液与所述增益介质本体的后端面接触换热的后端腔体，所述增益介质本体的后端面密封设于所述后端腔体的一侧内；所述前端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供前端冷却液储存并使该前端冷却液与所述辅助介质接触换热的前端腔体，所述辅助介质的一端固设在所述前端腔体的一侧内，所述辅助介质的另一端连接于所述增益介质的前端面并固设在所述后端腔体的一侧上；所述锁紧机构分别连接于所述后端冷却单元、所述增益介质及所述前端冷却单元；具体地，所述增益介质本体与所述辅助介质对所述泵浦光束的折射率为n1，所述后端冷却液对所述泵浦光束的折射率为n2，所述泵浦光束的入射角且所述泵浦光束的入射角与所述第一夹角、所述第二夹角的关系为c＞d＞a；所述增益介质本体与所述辅助介质对所述激光光束的折射率为n3，所述后端冷却液对所述激光光束的折射率为n4，所述激光光束的入射角且所述激光光束的入射角与所述第一夹角、所述第二夹角的关系为c＞d＞b。进一步地，所述泵浦光束的入射角、所述激光光束的入射角、所述第一夹角、所述第二夹角之间的关系为c＞d＞max｛a，b｝。较佳地，所述激光高反镜镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述泵浦光束高透射的高透射膜层；所述激光输出镜镀有对所述泵浦光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述激光光束部分透射的部分透射膜层。本专利技术的激光器增益介质技术效果为：由于增益介质配置有辅助介质，以此可以吸收部分自发辐射光子，从而抑制增益介质本体产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体能够承受更大的热量，并提高激光器的输出功率、稳定性及光束质量。进一步地，由于辅助介质通过直接粘合技术粘接在增益介质本体之上，且辅助介质对泵浦光束、激光光束的折射率与增益介质本体对泵浦光束、激光光束的折射率非常接近，从而泵浦光束和激光光束在从辅助介质传到增益介质本体的过程中，不会发生折射；而且在此基础上，仅通过在辅助介质开设的入射面、输出面上对应镀有对泵浦光束和激光光束都高透射的高透射膜层，便能够保证泵浦光束和激光光束的高透射，由此，即可避免在增益介质本体的前端面镀对泵浦光束和激光光束都高透射的高透射膜层。更进一步地，因激光光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质本体具有与所述激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置的后端面，其特征在于：所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助介质的侧端设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入射面与所述泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置。

【技术特征摘要】
1.一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质本体具有与所述激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置的后端面，其特征在于：所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助介质的侧端设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入射面与所述泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置；所述入射面和/或所述输出面镀有对所述泵浦光束和/或所述激光光束高透射的高透射膜层；所述入射面或所述输出面与所述辅助介质的底面夹设有第一夹角c，所述辅助介质的弧面与所述底面夹设有第二夹角d，且所述第一夹角与所述第二夹角的关系为47°＜d＜c＜70°。2.如权利要求1所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质包括圆台状本体，所述圆台状本体具有顶面、与所述顶面相对设置且其表面面积大于所述顶面的表面面积的底面和包围所述顶面与所述底面之间的弧面，所述入射面、所述输出面均设于所述弧面上，且所述入射面与所述输出面呈对称设置。3.如权利要求2所述的激光器增益介质，其特征在于：所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述顶面上由外往内、自上往下环设有一顶部凸台；所述圆台状本体以其中心线作为旋转轴在所述底面上由外往内、自下往上环设有一底部凸台；所述底部凸台连接固定在所述增益介质本体的前端面上。4.如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述增益介质本体的后端面镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层。5.如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质为钇铝石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷，所述增益介质本体掺杂有激活离子，且所述激活离子为Yb3+、Nd3+、Tm3+或Ho3+。6.一种激光器，其特征在于：包括有用以产生泵浦光的泵浦源、激光高反镜、激光输出镜、安装底座、权利要求1-5任一项所述的增益介质及用于对所述增益介质进行冷却的冷却装置，所述泵浦源、所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建涛，肖磊，龚成万，杨锦彬，宁艳华，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44