一种高重频Er:YAG激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高重频Er:YAG激光器，包括LD阵列、Er:YAG晶体、TEC温控模块、柱透镜、LD反射镜、冷却热沉、散热热沉、隔热层、全反镜、输出镜、全反镜座、输出镜座、光学底座；Er:YAG晶体一侧面设置柱透镜，另一侧面设置LD反射镜，LD阵列通过柱透镜准直后泵浦，Er:YAG晶体的上下两个面中间部分设置冷却热沉，端部则由散热热沉压紧，冷却热沉和散热热沉之间为TEC温控模块和隔热层；全反镜座、输出镜座、散热热沉底面均安装在光学底座上。该种激光器采用LD侧面泵浦和TEC冷却技术，同时利用光学镜面较高温度环境，避免水汽对激光器可靠性的影响，实现高功率、高重频运转。

【技术实现步骤摘要】
一种高重频Er:YAG激光器
本技术涉及一种Er:YAG固体激光器，具体为一种半导体激光（LD）泵浦高重频Er:YAG固体激光器，适合应用于激光医疗行业，属激光

技术介绍
掺铒钇铝石榴石激光器（Er:YAG激光器）是一种很重要的激光光源，其发射2.94μm波长的中红外激光处于羟基磷灰石OH-及水分子的最强吸收峰（吸收系数12000cm-1），2.94μm波长的铒激光与组织作用时热损伤深度只有3-5微米，用来进行激光手术精度非常高。另外目前稀土掺杂氟化物ZBLAN光纤或二氧化锗（GeO2）光纤技术日趋成熟，铒激光可以通过光纤传输，因此在医疗领域具有十分良好的应用前景。传统的铒激光器采用灯泵浦方式，不但效率很低，而且由于大量的热量积累，其激光输出功率和脉冲重复频率受到很大的限制，不能适应激光医疗新的需求。Er:YAG激光处于水分子的最强吸收峰，若Er:YAG激光晶体和谐振腔镜光学面有轻微的水汽凝结，则会产生致命的损坏，因此防止Er:YAG激光器光学面的水汽问题是关乎Er:YAG激光器可靠运行的重要内容。专利CN203813197U公开了一种LD侧面泵浦的掺铒激光器，但普通的水冷方式势必对其可靠性产生重大不利影响。
技术实现思路
本技术的目的就是针对
技术介绍
所述问题，提供一种高重频Er:YAG激光器，该种激光器采用LD侧面泵浦和TEC冷却技术，同时利用光学镜面较高温度环境，避免水汽对激光器可靠性的影响，实现Er:YAG激光器的高功率、高重频运转。本技术采用的的技术方案是：一种高重频Er:YAG激光器，包括LD阵列、Er:YAG晶体、TEC温控模块、柱透镜、LD反射镜、冷却热沉、散热热沉、隔热层、全反镜、输出镜、全反镜座、输出镜座、光学底座，所述Er:YAG晶体的一侧面设置柱透镜，所述Er:YAG晶体的另一侧面设置LD反射镜，所述LD阵列输出的激光通过柱透镜准直后从Er:YAG晶体侧面对Er:YAG晶体进行泵浦，所述Er:YAG晶体的上下两个面中间部分设置冷却热沉，所述Er:YAG晶体的上下两个面端部则由散热热沉压紧，所述冷却热沉和散热热沉之间为TEC温控模块和隔热层；所述全反镜通过光学胶粘接在全反镜座上，所述输出镜通过光学胶粘接在输出镜座上，构成激光谐振腔；所述全反镜座、输出镜座、散热热沉底面均安装在光学底座上。其中，所述LD阵列为工作波长为976nm的脉冲LD阵列。其中，所述全反镜为镀2.94μm高反膜的石英镜片，所述输出镜为镀2.94μm部分透射膜的YAG镜片。其中，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在光学底座内。其中，所述全反镜座、输出镜座、散热热沉底面与光学底座连接处设置有导热硅脂，以提高连接面热导率。其中，所述Er:YAG晶体为条状晶体，端面镀2.94μm增透膜。本技术的工作原理是：LD阵列发射的976nm波长的脉冲激光通过柱面镜准直从侧面对条状Er:YAG晶体进行泵浦，未被完全吸收的泵浦光由LD反射镜反射回Er:YAG晶体进行二次泵浦，提高泵浦效率和均匀性；Er:YAG晶体在脉冲泵浦条件下产生粒子数反转，通过谐振腔输出2.94μm波长的激光；LD阵列和Er:YAG晶体的余热通过TEC温控模块制冷，因为散热热沉、光学底座和全反镜座、输出镜座的热传导，Er:YAG晶体端部、全反镜和输出镜都处在相对环境较高的温度，避免水汽对光学面的损坏；光学底座设置温度传感器，可根据温度需要设置激光器整体的散热强度。本技术的有益效果是：①采用脉冲LD泵浦，相比灯泵浦不但提高了效率，同时提高了脉冲重复频率和输出功率，满足新的激光医疗需求；②直接用TEC温控模块冷却，激光器光学器件结构中无冷却水，有利于减小水汽对激光器光学面的影响；③利用散热热沉、光学底座和全反镜座、输出镜座的热传导和热扩散，使Er:YAG晶体端部、全反镜和输出镜都处在相对环境较高的温度，避免水汽对光学面的损坏。综上所述，通过本技术所公开的技术方案可确保LD泵浦高重频Er:YAG激光器长时间、可靠运转。附图说明图1是本技术一种高重频Er:YAG激光器结构示意图；图2是本技术一种高重频Er:YAG激光器结构剖面示意图；图3是本技术一种高重频Er:YAG激光器泵浦结构示意图。图中：1—输出镜，2—柱透镜，3—Er:YAG晶体，4—LD阵列，5—隔热层，6—全反镜，7—全反镜座，8—光学底座，9—散热热沉，10—冷却热沉，11—TEC温控模块，12—LD反射镜，13—温度传感器，14—输出镜座。具体实施方式下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：如图1～3所示，本技术所述的一种高重频Er:YAG激光器，包括LD阵列4、Er:YAG晶体3、TEC温控模块11、柱透镜2、LD反射镜12、冷却热沉10、散热热沉9、隔热层5、全反镜6、输出镜1、全反镜座7、输出镜座14、光学底座8、温度传感器13组成。其中Er:YAG晶体3为条状晶体，规格4×4×60（mm），端面镀2.94μm增透膜，所述Er:YAG晶体3的一侧面设置柱透镜2，所述Er:YAG晶体3的另一侧面设置LD反射镜12，所述LD阵列4输出的激光通过柱透镜2准直后从Er:YAG晶体3侧面对Er:YAG晶体3进行泵浦，Er:YAG晶体3上下两个面中间部分设置冷却热沉10，所述Er:YAG晶体3的上下两个面的端部由散热热沉9部分压紧，每个端部约6mm长度由散热热沉9部分压紧。冷却热忱10和散热热沉9之间为TEC温控模块11和隔热层5，隔热层5厚度3mm；LD阵列4激光输出功率180W，波长976nm，通过柱透镜2准直后从侧面对Er:YAG晶体3进行泵浦，未被完全吸收的泵浦光由LD反射镜12反射回Er:YAG晶体3进行二次泵浦，提高泵浦效率和均匀性；全反镜6为镀2.94μm高反膜的石英镜片，输出镜1为镀2.94μm部分透射膜的YAG镜片，透射率20%，所述全反镜6通过光学胶粘接在全反镜座7上，所述输出镜1通过光学胶粘接在输出镜座14上，构成激光谐振腔，全反镜6与全反镜座7有良好的热交换，输出镜1与输出镜座14有良好的热交换。全反镜座7、输出镜座14、散热热沉9底面均和光学底座8连接，并用导热硅脂提高连接面热导率，激光器工作时，各光学面均处于较高温度，有效避免了因水汽被2.94μm波长激光损坏；光学底座8内设置温度传感器13，可根据温度需要设置激光器整体的散热强度。由上述所述的相关技术组装的Er:YAG激光器，在泵浦功率为180W时，输出2.94μm波长激光20W，重复频率40Hz。最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高重频Er:YAG激光器，其特征在于，包括LD阵列(4)、Er:YAG晶体(3)、TEC温控模块(11)、柱透镜(2)、LD反射镜(12)、冷却热沉(10)、散热热沉(9)、隔热层(5)、全反镜(6)、输出镜(1)、全反镜座(7)、输出镜座(14)、光学底座(8)，所述Er:YAG晶体(3)的一侧面设置柱透镜(2)，所述Er:YAG晶体(3)的另一侧面设置LD反射镜(12)，所述LD阵列(4)输出的激光通过柱透镜(2)准直后从Er:YAG晶体(3)侧面对Er:YAG晶体(3)进行泵浦，所述Er:YAG晶体(3)的上下两个面中间部分设置冷却热沉(10)，所述Er:YAG晶体(3)的上下两个面端部则由散热热沉(9)压紧，所述冷却热沉(10)和散热热沉(9)之间为TEC温控模块(11)和隔热层(5)；所述全反镜(6)通过光学胶粘接在全反镜座(7)上，所述输出镜(1)通过光学胶粘接在输出镜座(14)上，构成激光谐振腔；所述全反镜座(7)、输出镜座(14)、散热热沉(9)底面均安装在光学底座(8)上。

【技术特征摘要】
1.一种高重频Er:YAG激光器，其特征在于，包括LD阵列(4)、Er:YAG晶体(3)、TEC温控模块(11)、柱透镜(2)、LD反射镜(12)、冷却热沉(10)、散热热沉(9)、隔热层(5)、全反镜(6)、输出镜(1)、全反镜座(7)、输出镜座(14)、光学底座(8)，所述Er:YAG晶体(3)的一侧面设置柱透镜(2)，所述Er:YAG晶体(3)的另一侧面设置LD反射镜(12)，所述LD阵列(4)输出的激光通过柱透镜(2)准直后从Er:YAG晶体(3)侧面对Er:YAG晶体(3)进行泵浦，所述Er:YAG晶体(3)的上下两个面中间部分设置冷却热沉(10)，所述Er:YAG晶体(3)的上下两个面端部则由散热热沉(9)压紧，所述冷却热沉(10)和散热热沉(9)之间为TEC温控模块(11)和隔热层(5)；所述全反镜(6)通过光学胶粘接在全反镜座(7)上，所述输出镜(1)通过光学胶粘接在输出镜座(14)上，构成激光谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚育成，王娜，黄楚云，罗才智，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42