一种宽温激光增益模块制造技术

本发明专利技术公开了一种宽温激光增益模块，包括激光二极管泵浦模块、激光增益板条对、冷却热沉、反射镜组、泵浦光匀滑器；激光增益板条对与泵浦光匀滑器沿宽度方向交错排布，激光二极管泵浦模块在宽度方向紧贴激光增益板条对一侧，冷却热沉焊接在激光增益板条对厚度方向上；激光沿所述激光增益板条对的板条长度方向传输，沿板条宽度方向被传输吸收，剩余激光被最外侧板条外设置的反射镜组侧面反射后沿宽度方向反向进行传输吸收。本发明专利技术采用板条对组合排布结构，在宽温工作环境下可实现泵浦光高效率吸收，降低对激光二极管泵浦源温度控制要求；实现激光传输放大、结构紧凑、稳定性好，增益高，可实现激光器稳定高能激光输出。

【技术实现步骤摘要】
一种宽温激光增益模块
本专利技术涉及激光器领域，尤其涉及一种宽温激光增益模块。
技术介绍
激光器的快速发展和应用，推动着现代工业的进步。尤其是激光二极管泵浦全固态激光器，具备体积小、重量轻、效率高、寿命长、携带方便等优点，因而广泛应用到激光通信、探测、军事及太空等环境领域。随着使用环境尤其是野外应用环境的复杂性和差异化，对激光二极管泵浦全固态激光器宽温范围工作稳定性提出了更多要求。常规激光二极管发射波长受环境温度变化影响严重，故而激光二极管泵浦全固态激光器输出性能在宽温工作范围内变化较大，直接影响激光器使用效果和价值。为实现激光二极管泵浦全固态激光器在宽温度范围内正常稳定工作，常用的方法是利用温控系统将激光二极管的工作温度维持设定温度范围内，这将增加激光系统的复杂性和整体功耗。另外一种方式是将激光二极管的工作温度设计在相对宽的温度范围，同时采用多泵浦波长匹配激光增益介质吸收谱，以提高激光器输出稳定性，但会降低激光器输出效率，增加激光器研发成本。截止目前，市面上很难看到光-光效率大于15％的宽温工作激光器系统，这在一定程度上限制了宽温工作激光器的适用性和工作效能。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种宽温激光增益模块，实现宽温工作激光器高效率、高平均功率激光输出。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种宽温激光增益模块，包括激光二极管泵浦模块、激光增益板条对、冷却热沉、反射镜组、泵浦光匀滑器；所述激光增益板条对与所述泵浦光匀滑器沿宽度方向交错排布，所述激光二极管泵浦模块在宽度方向紧贴所述激光增益板条对一侧，所述冷却热沉焊接在所述激光增益板条对厚度方向上；激光沿所述激光增益板条对的板条长度方向传输，沿板条宽度方向被传输吸收，剩余激光被最外侧板条外设置的反射镜组侧面反射后沿宽度方向反向进行传输吸收。进一步地，所述激光增益板条对厚度方向两侧均焊接有冷却热沉。进一步地，所述反射镜组选择道威棱镜。进一步地，当激光增益板条对数量为两个时，所述泵浦光匀滑器设置在激光增益板条对中间；激光沿所述激光增益板条对的一个板条长度方向传输，放大输出后经所述反射镜组反射后进入所述激光增益板条对的另一个板条内进行传输放大。进一步地，所述激光增益板条对外形尺寸一致，掺杂浓度不同。进一步地，所述激光增益板条对靠近所述激光二极管泵浦模块侧的板条掺杂浓度低，远离所述激光二极管泵浦模块侧的板条掺杂浓度高。进一步地，所述泵浦匀滑器为光学玻璃，厚度与所述激光增益板条对一致。进一步地，所述激光增益板条对端面设置切割角。进一步地，所述切割角设置为布儒斯特切割角。进一步地，所述冷却热沉为热膨胀系数接近板条的高导热系数金属合金。有益效果：本专利技术采用板条对组合排布结构，在宽温工作环境下可实现泵浦光高效率吸收，降低对激光二极管泵浦源温度控制要求。本专利技术采用激光增益板条对结合反射镜组实现激光传输放大、结构紧凑、稳定性好，增益高，可实现激光器稳定高能激光输出。本专利技术整体结构简单紧凑，体积小，重量轻，可满足宽温激光器复杂使用环境高效率、高能激光输出。本专利技术适用性强，使用方法简单方便，可实现复杂使用环境尤其是宽温工作环境的高效率稳定激光输出。附图说明图1是本专利技术所述的宽温激光增益模块的立体结构示意图；图2是本专利技术所述的宽温激光增益模块的前视图；图3是本专利技术所述的宽温激光增益模块的激光传输原理示意图；图4是本专利技术所述的激光增益板条对大于两个的宽温激光增益模块立体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1、图2和图3所述，本专利技术所述的宽温激光增益模块，包括：激光二极管泵浦模块1、激光增益板条对2、冷却热沉3、反射镜组4、泵浦光匀滑器5。如图4所示，激光增益板条对2数量可以大于两个，与多个泵浦光匀滑器5沿板条沿宽度方向交错紧密排布，间距小于0.5mm，激光二极管泵浦模块1在宽度方向紧贴激光增益板条对2一侧，输出的泵浦光沿板条宽度方向被传输吸收，剩余泵浦光被最外侧板条外设置的反射镜组4侧面反射后沿宽度方向反向进行双程传输吸收。冷却热沉3焊接在激光增益板条对2厚度方向上对板条进行传导冷却，激光增益板条对2厚度方向两侧均焊接有冷却热沉3。冷却热沉3为钨铜合金，也可以用热膨胀系数接近板条的、高导热系数的金属合金替代。反射镜组4最优选择道威棱镜。当激光增益板条对2数量为两个时，兼顾泵浦效率和光路简单紧凑。工作时，激光沿激光增益板条对2的一个板条长度方向传输，放大输出后经反射镜组4反射后进入激光增益板条对2的另一个板条内进行传输放大，以实现高效率的激光输出。激光增益板条对2外形尺寸一致，激光增益板条对2端面设置切割角，最优排布为布儒斯特切割角，也可用其他角度替代。激光增益板条对2掺杂浓度不同，其中，靠近激光二极管泵浦模块1侧的板条掺杂浓度低，远离光激光二极管泵浦模块1侧的板条掺杂浓度高，通过合理设计掺杂浓度，实现每个板条对泵浦光的吸收能量相近，降低单个板条的热效应。泵浦匀滑器5为厚度与激光增益板条对2厚度一致的光学玻璃，能实现对泵浦光的无损或低损约束传输，同时能对激光波长进行衰减吸收，降低激光增益板条对2的级间放大自发辐射(ASE)。下面为此实施例的具体参数：激光二极管泵浦模块1整体尺寸长92mm、宽4mm、厚8mm，包含5组stack，每组stack包含6个bar，bar间距0.73mm，中心波长806度@25度。激光增益板条对2为Nd:YAG板条，端面布儒斯特角切割，长115mm、宽6mm、厚度6mm，板条对1掺杂浓度0.7at％，板条对2掺杂浓度1.0at％。冷却热沉3为钨铜合金，热膨胀系数接近Nd:YAG，冷却面尺寸长94mm、宽6.4mm，道威棱镜4梯形长边长22mm、高9mm，厚8mm，泵浦光匀滑器5为掺Sm:YAG方板条，掺杂浓度5at％，尺寸长94mm、宽6mm、厚度6mm。实验表明，本专利技术具有宽温工作激光输出效率高、输出能量稳定、结构紧凑、体积小等特点，能够很好的满足激光器宽温工作环境高效稳定激光输出要求，具有很好的使用价值和应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽温激光增益模块，其特征在于，包括激光二极管泵浦模块(1)、激光增益板条对(2)、冷却热沉(3)、反射镜组(4)、泵浦光匀滑器(5)；/n所述激光增益板条对(2)与所述泵浦光匀滑器(5)沿宽度方向交错排布，所述激光二极管泵浦模块(1)在宽度方向紧贴所述激光增益板条对(2)一侧，所述冷却热沉(3)焊接在所述激光增益板条对(2)厚度方向上；/n激光沿所述激光增益板条对(2)的板条长度方向传输，沿板条宽度方向被传输吸收，剩余激光被最外侧板条外设置的反射镜组(4)侧面反射后沿宽度方向反向进行传输吸收。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽温激光增益模块，其特征在于，包括激光二极管泵浦模块(1)、激光增益板条对(2)、冷却热沉(3)、反射镜组(4)、泵浦光匀滑器(5)；
所述激光增益板条对(2)与所述泵浦光匀滑器(5)沿宽度方向交错排布，所述激光二极管泵浦模块(1)在宽度方向紧贴所述激光增益板条对(2)一侧，所述冷却热沉(3)焊接在所述激光增益板条对(2)厚度方向上；
激光沿所述激光增益板条对(2)的板条长度方向传输，沿板条宽度方向被传输吸收，剩余激光被最外侧板条外设置的反射镜组(4)侧面反射后沿宽度方向反向进行传输吸收。


2.根据权利要求1所述的宽温激光增益模块，其特征在于，所述激光增益板条对(2)厚度方向两侧均焊接有冷却热沉(3)。


3.根据权利要求1所述的宽温激光增益模块，其特征在于，所述反射镜组(4)选择道威棱镜。


4.根据权利要求1所述的宽温激光增益模块，其特征在于，当激光增益板条对(2)数量为两个时，所述泵浦光匀滑器(5)设置在激光增益板条对(2)中间；激光沿所述激光增益板条对(2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建磊，丁建永，周军，陈卫标，
申请(专利权)人：南京先进激光技术研究院，中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32