空间阶梯均匀泵浦的固体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器。空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，包括：棒状增益介质；围绕所述棒状增益介质的侧面、且沿所述棒状增益介质的长度方向阶梯型排布的多个泵浦单元；散热结构，设于所述棒状增益介质的侧面。采用本发明专利技术，可以实现高功率泵浦、高散热效率、低热效应，且具有结构简单紧凑、散热系统稳定且易于实现与维护等优点。散热系统稳定且易于实现与维护等优点。散热系统稳定且易于实现与维护等优点。

Space step uniformly pumped solid state laser

【技术实现步骤摘要】
空间阶梯均匀泵浦的固体激光器


[0001]本专利技术涉及激光器
，尤其涉及一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器。

技术介绍

[0002]全固态激光系统通常采用的泵浦方式包括端面泵浦和侧面泵浦，常用的激光增益介质形状包括棒状、板条状、和薄片状。在高功率泵浦的棒状激光器中，棒状增益介质的温度梯度方向与激光传输方向垂直，热效应较明显。
[0003]为降低棒状介质的热效应，相关技术中常采用复杂庞大的液冷散热系统，增加了激光器系统的成本和体积，同时也降低了激光系统的稳定性，缩短了激光寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，用以解决现有技术中高功率泵浦情况下棒状激光器增益介质热效应高的问题。
[0005]根据本专利技术实施例的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，包括：
[0006]棒状增益介质；
[0007]围绕所述棒状增益介质的侧面、且沿所述棒状增益介质的长度方向阶梯型排布的多个泵浦单元；
[0008]散热结构，设于所述棒状增益介质的侧面。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述泵浦单元为激光二极管叠阵。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述激光二极管叠阵包括第一激光二极管巴条和第二激光二极管巴条，所述第一激光二极管巴条位于所述棒状增益介质和所述第二激光二极管巴条之间，所述第一激光二极管巴条的体积小于所述第二激光二极管巴条的体积。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述多个泵浦单元的个数为N，所述N满足：
[0012][0013]其中，E
pump
表示所述多个泵浦单元的目标总能量，E
LDA
表示所述泵浦单元的输出能量。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述E
pump
满足：
[0015]E
pump
＝E
save
/η
coup
η
T
η
abs
η
Q
η
Stokes
η
st
η
ASE
，
[0016]其中，E
save
表示所述固体激光器的目标最小储能，η
coup
表示所述固体激光器的的耦合效率，η
T
表示所述棒状增益介质的透过率，η
abs
表示所述棒状增益介质的吸收效率，η
Q
表示所述棒状增益介质的荧光量子效率，η
Stokes
表示斯托克斯效率，η
st
表示上能级存储效率，η
ASE
表示自发辐射放大产生的损耗系数。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，在所述棒状增益介质的周向方向上，任意两个相邻的所述泵浦单元之间的夹角均为θ，所述θ满足：
[0018][0019]其中，k表示正整数。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，在所述棒状增益介质的长度方向上，所述棒状增益介质的长度为L，所述泵浦单元的长度为l，所述L和所述l满足：
[0021]L≥N
·
l。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述棒状增益介质上没有被所述多个泵浦单元的泵浦光入射的侧面区域均设置有散热结构。
[0023]采用本专利技术实施例，可以实现高功率泵浦、高散热效率、低热效应，且具有结构简单紧凑、散热系统稳定且易于实现与维护等优点。
[0024]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0025]通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：
[0026]图1是本专利技术实施例中空间阶梯均匀泵浦的固体激光器的三维结构示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例中空间阶梯均匀泵浦的固体激光器的横截面结构示意图；
[0028]图3是本专利技术实施例中空间阶梯均匀泵浦的固体激光器在周向方向上所示的两个泵浦单元的排布示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例中棒状增益介质的等效泵浦分布图；
[0030]图5是本专利技术实施例中棒状增益介质的等效温度分布示意图；
[0031]图6是本专利技术实施例中棒状增益介质的波前分布示意图。
具体实施方式
[0032]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。另外，在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0033]参照图1所示，本专利技术实施例的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，包括：
[0034]棒状增益介质10；棒状增益介质10的侧面构造形成泵浦面，用于实现侧面泵浦。信号光从棒状增益介质10的一端的端面入射，从另一端的端面出射。
[0035]围绕棒状增益介质10的侧面、且沿棒状增益介质10的长度方向阶梯型排布的多个泵浦单元11；可以理解，棒状增益介质10周围排布有多个泵浦单元11，多个泵浦单元11围绕棒状增益介质10的侧面排布。在棒状增益介质10的周向方向上，即从棒状增益介质10的端面视图看，多个泵浦单元11排列形成一个外套于棒状增益介质10的圆；在棒状增益介质10
的长度方向上，即从棒状增益介质10的侧面视图看，多个泵浦单元11依次从棒状增益介质10的一端排布至另一端。泵浦单元11用于向棒状增益介质10入射泵浦光。
[0036]散热结构12，设于棒状增益介质10的侧面。散热结构12用于对固体激光器进行散热。
[0037]采用本专利技术实施例，提高了棒状增益介质内泵浦光整体分布的均匀性和温度分布的均匀性。泵浦光分布的均匀性提高了棒状增益介质整体增益的均匀度，而均匀增益是实现高光束质量高功率激光的关键。温度分布的均匀性，降低了温度梯度带来的激光波前畸变，关键性的解决了高功率运转的棒状激光器热畸变对光束质量影响较大的问题。可以实现高功率泵浦、高散热效率、低热效应，且具有结构简单紧凑、散热系统稳定且易于实现与维护等优点。
[0038]在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
[0039]参照图2
‑
图3所示，根据本专利技术的一些实施例，泵浦单元11为激光二极管叠阵。泵浦单元11包括多个激光二极管巴条，多个激光二极管巴条层叠设置。
[0040]参照图2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，其特征在于，包括：棒状增益介质；围绕所述棒状增益介质的侧面、且沿所述棒状增益介质的长度方向阶梯型排布的多个泵浦单元；散热结构，设于所述棒状增益介质的侧面。2.如权利要求1所述的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，其特征在于，所述泵浦单元为激光二极管叠阵。3.如权利要求2所述的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，其特征在于，所述激光二极管叠阵包括第一激光二极管巴条和第二激光二极管巴条，所述第一激光二极管巴条位于所述棒状增益介质和所述第二激光二极管巴条之间，所述第一激光二极管巴条的体积小于所述第二激光二极管巴条的体积。4.如权利要求1所述的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，其特征在于，所述多个泵浦单元的个数为N，所述N满足：其中，E
pump
表示所述多个泵浦单元的目标总能量，E
LDA
表示所述泵浦单元的输出能量。5.如权利要求4所述的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，其特征在于，所述E
pump
满足：E
pump
＝E
save
/η
coup
η
T
η
abs
η
Q
η
Stokes...

【专利技术属性】
技术研发人员：边圣伟，刘磊，王超，贾佑权，冯江，陈露，陈巧，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：