一种侧面泵浦结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种侧面泵浦结构，解决了现有技术的侧面泵浦的结构输出激光束质量低、而端面泵浦结构造价高昂的技术问题，其技术方案要点是包括有激光晶体、泵浦模块以及设置于两者之间的柱透镜，所述激光晶体包括有两层基质晶体以及夹设在两层基质晶体之间的掺杂层，所述掺杂层的厚度小于等于2㎜，所述泵浦模块发出的泵浦光经过所述柱透镜整形成一维平行光后照射在所述激光晶体的侧面并激发所述掺杂层，激光束自所述激光晶体的端面出射，达到了以侧面泵浦结构获得端面泵浦同等质量的输出的技术效果。

Side pumped structure

The utility model discloses a side pumped structure, the structure of output side pumped laser beam quality of the existing low, and the structure of end pumped high cost technical problem, the technical proposal is including laser crystal, pump module and arranged between the two cylindrical lens, the laser crystal comprises two the crystal sandwiched layer matrix and doped layer between two layers of the matrix crystal, the doped layer thickness is less than or equal to 2 mm, the pump the pump module is sent through the cylindrical lens shaping into side irradiation on the laser crystal parallel light after excitation and the one-dimensional doped layer, a laser beam from the the laser crystal end exit, achieving the technical effect of the output to receive the same quality of side pumped structure of end pumped.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种泵浦结构,更具体地说，它涉及一种侧面泵浦结构。
技术介绍
固体激光器系统中，激光晶体的泵浦方式主要有两种：端面泵浦和侧面泵浦结构。其中端面泵浦结构为LD辐射的激光光束经过光学透镜、光锥棱镜或传导光纤等光学系统整形后，照射在激光晶体的通光端面，在其端面部位产生与谐振腔同轴的增益区域；侧面泵浦中，LD辐射的激光垂直于激光的谐振腔轴，直接照射或者通过导光元件传输后照射于激光晶体的侧表面，在激光晶体内产生大面积的增益区域。由于结构上的差异，两种泵浦结构具有不同的技术特点和应用领域。端面泵浦的端面照射方向使得泵浦光束的耦合损耗，同时，这种泵浦结构在激光晶体端面上产生的增益区域有限，使得激光晶体可以在较小的泵浦区域内具有很高的光增益，这为激光器的高效率能力提取和高光束质量输出提供了良好的条件。但是，端面泵浦结构也存在一定的问题：一则是散热问题，由于端面泵浦是在一个较小的泵浦区域内产生较高的增益，因而其局部热量很高，也因此，端面泵浦的应用主要受限于应用场合的功率输出最大值；二则是造价高昂，通常端面泵浦结构对于LD辐射的激光束质量有严格的要求，因此，与之配合的光学器件普遍造价高昂。侧面泵浦的结构较之端面泵浦结构，其优点是激光晶体内的增益区域大且均匀，因而内部不会出现局部高温现象，可以作为高功率激光的泵浦结构使用。并且，一般情况下，侧面泵浦结构的造价比端面泵浦形式低很多。但是，由于这种大面积增益区域，侧面泵浦结构的输出激光束质量差、能量提取效率低。针对上面的叙述，申请日为2012.9.6、申请号为201220453487.5的技术专利（以下称为对比文件1）中公开了一种端面与侧面复合泵浦的装置及激光器，其内设置有两个泵浦模块，一个是侧面泵浦模块，用于在激光晶体内产生大面积的增益；一个是端面泵浦系统，在侧面泵浦系统产生的大面积增益的基础上产生小面积的高增益区域，使低阶模激光在谐振腔内振荡过程中优先获得放大，同时又抑制了高阶模式激光的产生，最终实现高功率高光束质量的激光输出。对比文件1中的两个泵浦模块配合的形式虽然在一定程度上提高了输出的激光束的质量，但是，整体结构复杂，集合了两个泵浦模块后的系统造价高昂。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种造价不高且输出激光束质量可以达到普通端面泵浦结构的输出质量的一种侧面泵浦结构。为实现上述目的，本技术提供了如下技术方案：一种侧面泵浦结构，包括有激光晶体、泵浦模块以及设置于两者之间的柱透镜，所述激光晶体包括有两层基质晶体以及夹设在两层基质晶体之间的掺杂层，所述掺杂层的厚度小于等于2㎜，所述泵浦模块发出的泵浦光经过所述柱透镜整形后照射在所述激光晶体的侧面并激发所述掺杂层。通过采用上述技术方案，激光晶体的生长过程中，在两层基质晶体之间生长一层掺杂层，控制掺杂层的厚度，即可控制激光晶体内部的可以被激发产生增益的区域的体积，再通过柱透镜对泵浦模块的光的整形，使得激光晶体侧面输出的激光束受到掺杂层的厚度和柱透镜对泵浦光的整形宽度的限制，在这种泵浦结构中，激光晶体的泵浦方式为侧面泵浦，其中所使用的泵浦模块价格较之端面泵浦模块低廉许多，但是通过对掺杂区的厚度控制，完全可以实现端面泵浦的输出质量，因而，本方案中的泵浦结构实际上是以侧面泵浦结构获得端面泵浦的激光输出。此外，由于泵浦光照射在激光晶体的侧面，因而激光晶体的热效应相应降低，在谐振腔的尺寸允许的前提下增厚基质晶体的厚度，可以进一步降低激光晶体的热效应。本技术进一步设置为：所述掺杂层厚度小于等于1㎜。通过采用上述技术方案，由于掺杂层的厚度影响的是最后激光束的面积，也就是说，泵浦结构的输出依赖于掺杂层的厚度控制，因此，在制造成本与输出激光束质量之间权衡，当掺杂层的厚度控制在1㎜以内时，可以使激光束质量进一步提高。本技术进一步设置为：所述泵浦模块（3）和所述柱透镜（2）均有两个且分别设置于所述激光晶体（1）的两个侧面。进一步地，所述泵浦模块和所述柱透镜均有四个且分别设置于所述激光晶体两侧面。通过采用上述技术方案，泵浦模块需要对激光晶体提供泵浦光，因此，当激光晶体的侧面长度较长时，通过增加泵浦模块和柱透镜的形式，可以使得掺杂层得到充分的泵浦光而被充分激发，将其内的能量全部输出。附图说明图1为本技术的主视图；图2为俯视图。附图标注：1、激光晶体；2、柱透镜；3、泵浦模块；11、基质晶体；12、掺杂层；13、高增益区。具体实施方式参照图1至图2以及实施例对本技术做进一步说明。实施例一种侧面泵浦结构，如图1中所示，包括有激光晶体1、柱透镜2以及泵浦模块3，其中，激光晶体1为三层掺杂晶体结构，其两端为基质晶体11，中间一层为掺杂层12，三层晶体结构中，掺杂层12可以在泵浦模块3的激发作用下产生增益，而基质晶体11部分则不会被激发。如图2中所示，泵浦模块3的光经过柱透镜2后进入激光晶体1的侧面，激光晶体1的整个侧面接收到泵浦模块3的能量，此时，掺杂层12被激发产生增益后，激光束从激光晶体1的侧面输出，此时，柱透镜2限定输出的激光束的宽度为a，掺杂层12所在层的厚度为b，则激光晶体1内产生的高增益区13的面积被限定为a*b。当a值限定在小于2㎜的范围内，优选为1㎜时，这个面积可以达到端面泵浦系统的输出激光束质量，并且，由于掺杂层12夹设在两块基质晶体11之间，基质晶体11的面积大，且在谐振腔的尺寸允许的情况下，增加基质晶体11的厚度可以增大对于掺杂层12的散热体积，那么，整个侧面泵浦结构的散热条件良好，不需要外界单独提供散热系统。掺杂层12的材料可以是Nd:YAG、Nd:YVO4 、Nd:YLF、ND:KGW 、Ho:YAG、Nd:GdVO4 钕玻璃、铒玻璃 Er:YAG Tm:YAG。以上所述仅是本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本技术思路下的技术方案均属于本技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧面泵浦结构，其特征是：包括有激光晶体（1）、泵浦模块（3）以及设置于两者之间的柱透镜（2），所述激光晶体（1）包括有两层基质晶体（11）以及夹设在两层基质晶体（11）之间的掺杂层（12），所述掺杂层（12）的厚度小于等于2㎜，所述泵浦模块（3）发出的泵浦光经过所述柱透镜（2）整形后照射在所述激光晶体（1）的侧面并激发所述掺杂层（12）。

【技术特征摘要】
1. 一种侧面泵浦结构，其特征是：包括有激光晶体（1）、泵浦模块（3）以及设置于两者之间的柱透镜（2），所述激光晶体（1）包括有两层基质晶体（11）以及夹设在两层基质晶体（11）之间的掺杂层（12），所述掺杂层（12）的厚度小于等于2㎜，所述泵浦模块（3）发出的泵浦光经过所述柱透镜（2）整形后照射在所述激光晶体（1）的侧面并激发所述掺杂层（12）。2. 根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永明，刘练，王晨，马东伟，刘少飞，宋宝钢，
申请(专利权)人：北京思通博远激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11