一种新型固体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型固体激光器，包括：泵浦系统、激光系统、用于对激光系统和泵浦系统进行散热的风冷系统；所述泵浦系统、激光系统设置在金属外壳内，所述激光系统还由封装壳进行单独封装，所述泵浦系统包括驱动电源、半导体激光泵浦阵列和聚焦透镜组；所述驱动电源驱动半导体激光泵浦阵列发出泵浦光，所述泵浦光经聚焦透镜组输入到激光系统中，所述激光系统包括：输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块；本发明专利技术通过在激光晶体的侧边热键合倾斜状的被动调Q的可饱和吸收体，键合有可饱和吸收体的激光晶体两侧边还各键合一块无掺杂的基质材料形成键合晶体，实现被动调Q方式，减小该新型固体激光器的体积。

A new solid state laser

【技术实现步骤摘要】
一种新型固体激光器
本专利技术涉及激光
，具体涉及一种新型固体激光器。
技术介绍
扩散键合，就是首先将两块晶体经过一系列表面处理后，紧密地贴在一起，在室温下形成光胶，然后再对晶体进行热处理，在无须其他粘结剂的情况下形成永久性键合，实验表明：不掺杂的晶体键合在同基质掺杂晶体的两端作为端帽时，端面温升很小，接近冷却剂的温度，减少了热透镜效应和分光镀膜的热诱导波长移动造成的端面扭曲，有利于激光器的稳定及高功率的激光运转。因此这种热键合技术在激光应用方面不仅可以大大改善激光热性能和光束质量，而且有利于激光系统的集成化和获得大尺寸晶体。目前常用于产生黄光激光的技术手段三种，第一种通过激光增益介质直接实现或者倍频实现黄光激光输出。由于这些材料极其罕有，且难以找到与其匹配的泵浦源，因此其发展十分缓慢；第二种采用双波长和频的方式实现黄光输出，通常是采用掺杂Nd3+离子材料产生1.06μm和1.3μm的激光后对其进行和频获得黄光波段的激光。在实际操作中，既可以利用同一块晶体和同一个谐振腔通过设置耦合输出镜模块的透过率，使两个波长的激光在腔内同时起振并实现和频，也可以分别设置输出波长为1.06μm和1.3μm的激光器，将两者耦合到同一个光路中再进行和频处理。前者结构简单，但是实现难度大，稳定性差，后者需要两个激光器作为泵浦源，系统复杂昂贵，不利于实际应用；第三种是通过对基频激光进行拉曼频移后进行倍频(或者和频)获得黄光激光输出，尽管这种方法涉及拉曼移频和倍频(或者和频)两次非线性转换，但由于对应的激光晶体、拉曼晶体以及变频晶体的生长技术已经十分成熟，且容易找到合适的泵浦源，通过合适的谐振腔设计能够获得效率可观的黄光激光输出。然而，现有的利用拉曼频移后进行倍频(或者和频)获得黄光激光的激光器由于采用连续输出的方式导致拉曼晶体的转化率极低，拉曼晶体及倍频晶体对基频光的转换效率与基频光的脉冲能量、峰值功率等密切相关，严重影响激光器的输出效率，因此需要在时间维度上对能量进行压缩，通过产生脉冲的方式提高拉曼晶体的转换效率，即调Q技术。主动调Q类的声光调Q开关和电光调Q开关价格昂贵，体积大，大概为60*40*40mm，使得激光器结构不紧凑，并且需要一个近十倍主动调Q开关体积大小的电源(约为170*80*70mm)来驱动，这类调Q方式不适合应用到产品中。因此行业内急需一种采用被动调Q的便于调节、结构紧凑、体积小、能广泛应用的固体激光器。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种采用被动调Q的便于调节、结构紧凑的新型固体激光器。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种新型固体激光器，包括：泵浦系统、激光系统、用于对激光系统和泵浦系统进行散热的风冷系统；所述泵浦系统、激光系统设置在金属外壳内，所述激光系统还由封装壳进行单独封装，所述泵浦系统包括驱动电源、半导体激光泵浦阵列和聚焦透镜组；所述驱动电源驱动半导体激光泵浦阵列发出泵浦光，所述泵浦光经聚焦透镜组输入到激光系统中，所述激光系统包括：输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块；所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块依次设置组成谐振腔；所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块位于同一光轴；所述键合晶体模块包括键合晶体，所述半导体激光泵浦阵列的输出波长与键合晶体模块的激光晶体的吸收峰相匹配，在激光晶体的侧边热键合倾斜状的被动调Q的可饱和吸收体，键合有可饱和吸收体的激光晶体两侧边再各键合一块无掺杂的散热基质材料形成键合晶体，所述非线性晶体模块包括拉曼晶体和倍频晶体，所述的输入镜模块的输入镜上镀有对泵浦光高透射，对基频光高反射的介质膜，中间镜模块的中间镜上镀有对基频光高透射，对泵浦光、拉曼光与倍频光高反射的介质膜，输出镜模块的输出镜上镀有对基频光与拉曼光高反射，对倍频光部分透射的介质膜。优选地，所述键合晶体模块和非线性晶体模块包括相同的第一安装调节单元，所述第一安装调节单元包括固定压片、晶体散热块、晶体铝合金支架、封装塑胶件、晶体俯仰角度调节压片、晶体左右角度调节压片、晶体垂直连接轴、晶体水平连接轴、固定金属架；所述风冷系统包括紫铜散热片和TEC制冷片；所述键合晶体、拉曼晶体和倍频晶体均包裹上铟箔，所述固定压片将键合晶体、拉曼晶体和倍频晶体分别固定在晶体散热块上，晶体散热块通过晶体垂直连接轴活动连接在晶体铝合金支架上，晶体铝合金支架的侧方设置有晶体水平连接轴，晶体铝合金支架通过晶体水平连接轴活动连接在固定金属架上，固定金属架固定在封装壳内部，晶体散热块上配有晶体左右角度调节压片，晶体铝合金支架上配有晶体俯仰角度调节压片，封装塑胶件设置在晶体散热块侧面凹陷处，TEC制冷片放置在晶体散热块的侧面凹槽处，在TEC制冷片的右边放置紫铜散热片，通过螺丝将封装塑胶件、TEC制冷片和紫铜散热片固定在晶体散热块上。优选地，所述中间镜模块和输出镜模块包括相同的第二安装调节单元，所述第二安装调节单元包括镜片固定架、镜片铝合金支架、镜片左右角度调节压片、镜片俯仰角度压片、镜片水平连接轴、镜片垂直连接轴和固定金属架；所述中间镜和输出镜分别固定在镜片固定架中，镜片固定架通过垂直连接轴活动连接在镜片铝合金支架中，镜片铝合金支架的侧方设置有水平连接轴，镜片铝合金支架通过水平连接轴活动连接在固定金属架上，固定金属架固定在封装壳内部，镜片铝合金支架上设置有镜片俯仰角度调节压片，镜片固定架上设置有镜片左右角度调节压片。优选地，所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块均位于封装壳内部，封装壳靠近输出镜模块的一侧设置有出光口封装镜片，出光口封装镜片上镀有对可见光及近红外光吸收小的介质膜。优选地，所述风冷系统还包括：散热风扇，所述半导体激光泵浦阵列还配置有散热风扇，所述半导体激光泵浦阵列贴合有紫铜散热片，所述紫铜散热片表面设置有匹配TEC制冷片的凹槽，所述TEC制冷片设置在所述凹槽处。优选地，所述激光晶体为Yb:YAG、Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF、钕玻璃的任意一种，键合晶体为YAG/Nd:YAG/Cr:YAG/YAG、YAG/Yb:YAG/Cr:YAG/YAG、YAG/Nd:YAG/YAG/Cr:YAG、YAG/Yb:YAG/YAG/Cr:YAG的任意一种。优选地，金属外壳内还包括PCB板，TEC制冷片及散热风扇均和PCB板连接，TEC制冷片及散热风扇均由驱动电源驱动。优选地，所述封装壳为不锈钢壳。优选地，金属外壳表面装有散热风扇。本专利技术相对于现有技术具有如下优点：本方案通过在激光晶体的侧边热键合倾斜状的被动调Q的可饱和吸收体，键合有可饱和吸收体的激光晶体两侧边还各键合一块无掺杂的基质材料形成键合晶体，实现被动调Q方式，减小该新型固体激光器的体积。采用斜面的可饱和吸收体代替常规的可饱和吸收体，通过泵浦光上下移动或者键合晶体上下移动时，激光穿过不同厚度的可饱和吸收体，获得不同的初始透过率，基频光会被调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型固体激光器，其特征在于，包括：泵浦系统、激光系统、用于对激光系统和泵浦系统进行散热的风冷系统；所述泵浦系统、激光系统设置在金属外壳内，所述激光系统还由封装壳进行单独封装，所述泵浦系统包括驱动电源、半导体激光泵浦阵列和聚焦透镜组；所述驱动电源驱动半导体激光泵浦阵列发出泵浦光，所述泵浦光经聚焦透镜组输入到激光系统中，所述激光系统包括：输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块；所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块依次设置组成谐振腔；所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块位于同一光轴；所述键合晶体模块包括键合晶体，所述半导体激光泵浦阵列的输出波长与键合晶体模块的激光晶体的吸收峰相匹配，在激光晶体的侧边热键合倾斜状的被动调Q的可饱和吸收体，键合有可饱和吸收体的激光晶体两侧边再各键合一块无掺杂的散热基质材料形成键合晶体，所述非线性晶体模块包括拉曼晶体和倍频晶体，所述的输入镜模块的输入镜上镀有对泵浦光高透射，对基频光高反射的介质膜，中间镜模块的中间镜上镀有对基频光高透射，对泵浦光、拉曼光与倍频光高反射的介质膜，输出镜模块的输出镜上镀有对基频光与拉曼光高反射，对倍频光部分透射的介质膜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种新型固体激光器，其特征在于，包括：泵浦系统、激光系统、用于对激光系统和泵浦系统进行散热的风冷系统；所述泵浦系统、激光系统设置在金属外壳内，所述激光系统还由封装壳进行单独封装，所述泵浦系统包括驱动电源、半导体激光泵浦阵列和聚焦透镜组；所述驱动电源驱动半导体激光泵浦阵列发出泵浦光，所述泵浦光经聚焦透镜组输入到激光系统中，所述激光系统包括：输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块；所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块依次设置组成谐振腔；所述输入镜模块、键合晶体模块、中间镜模块、非线性晶体模块和输出镜模块位于同一光轴；所述键合晶体模块包括键合晶体，所述半导体激光泵浦阵列的输出波长与键合晶体模块的激光晶体的吸收峰相匹配，在激光晶体的侧边热键合倾斜状的被动调Q的可饱和吸收体，键合有可饱和吸收体的激光晶体两侧边再各键合一块无掺杂的散热基质材料形成键合晶体，所述非线性晶体模块包括拉曼晶体和倍频晶体，所述的输入镜模块的输入镜上镀有对泵浦光高透射，对基频光高反射的介质膜，中间镜模块的中间镜上镀有对基频光高透射，对泵浦光、拉曼光与倍频光高反射的介质膜，输出镜模块的输出镜上镀有对基频光与拉曼光高反射，对倍频光部分透射的介质膜。


2.根据权利要求1所述的新型固体激光器，其特征在于，所述键合晶体模块和非线性晶体模块包括相同的第一安装调节单元，所述第一安装调节单元包括固定压片、晶体散热块、晶体铝合金支架、封装塑胶件、晶体俯仰角度调节压片、晶体左右角度调节压片、晶体垂直连接轴、晶体水平连接轴、固定金属架；所述风冷系统包括紫铜散热片和TEC制冷片；
所述键合晶体、拉曼晶体和倍频晶体均包裹上铟箔，所述固定压片将键合晶体、拉曼晶体和倍频晶体分别固定在晶体散热块上，晶体散热块通过晶体垂直连接轴活动连接在晶体铝合金支架上，晶体铝合金支架的侧方设置有晶体水平连接轴，晶体铝合金支架通过晶体水平连接轴活动连接在固定金属架上，固定金属架固定在封装壳内部，晶体散热块上配有晶体左右角度调节压片，晶体铝合金支架上配有晶体俯仰角度调节压片，封装塑胶件设置在晶体散热块侧面凹陷处，TEC制冷片放置在晶体散热块的侧面凹槽处，在TEC制冷片的右边放置紫铜散热...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱思祁，陈银瑶，梅少鸿，陈沛柠，陈振强，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44