闪光灯泵浦板条增益模块制造技术

本发明专利技术涉及一种闪光灯泵浦板条增益模块，该增益模块中，板条形增益介质５的一个大面５１与热沉６紧密接触；板条形增益介质５的另一个大面５２与透光板３之间具有循环冷却液的流动空间，循环冷却液４在所述流动空间内流通；聚光罩２和透光板３之间形成板条型的聚光腔２１，闪光灯１设置在聚光腔２１内，闪光灯１发出的光依次通过透光板３和循环冷却液４从板条形增益介质５的另一个大面５２进入板条形增益介质５内；板条形增益介质５２的一对侧表面被抛光并镀有增透膜。本发明专利技术还公开了采用闪光灯泵浦板条增益模块制成的激光振荡器和激光放大器。本发明专利技术能够获得良好的冷却效果，高效地转移废热，从而实现高功率、高光束质量的激光输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器
，更具体而言，涉及一种闪光灯泵浦板条增益模块。
技术介绍
板条激光器是目前获得高功率、高光束质量激光输出的一种重要方式。根据不同 的泵浦方式，板条激光器分为端面泵浦、侧面泵浦和大面泵浦三种结构。针对板条形增益介 质的几何形状特点(厚度远小于其他两个方向的尺寸)，采用两个较大表面作为冷却面可 以获得良好的冷却效果，能够高效地转移废热，从而实现高功率的激光输出。为实现通光面 和冷却面的分离，多采用端面或侧边泵浦方式。但是端面和侧边的面积较小，不利于高泵浦 光功率的注入，同时由于增益介质对泵浦光的指数吸收使，导致增益介质端面附近的热效 应比较严重，也不利于激光器的功率升级。在现有技术中，闪光灯泵浦方式示意图如图1所示。其中棒状增益介质33和棒状 闪光灯22分别设置在截面形状为椭圆形的聚光腔11内，具体而言，棒状增益介质33和棒 状闪光灯22位于椭圆形的两个焦点上。这样的结构存在泵浦不均勻，效率低下的缺点，在 高功率泵浦时，通常输出光束质量较差，故不利于激光器的功率升级。同时，该结构明显不 适用于板条形增益介质，在现有技术中对于板条形增益介质通常采用二极管泵浦。但采用 二极管作为泵浦源通常成本较高。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种闪光灯泵浦板条增益模块，该模块采用两个较大表面作为冷 却面，并循环液冷却和热传导两种冷却方式，可以获得良好的冷却效果，能够高效地转移废 热，有利于实现高功率、高光束质量的激光输出。该闪光灯泵浦板条增益模块，包括一个或多个闪光灯、聚光罩、透光板、循环冷却 液、板条形增益介质和热沉，所述板条形增益介质的一个大面与热沉紧密接触；板条形增益 介质的另一个大面与透光板之间具有循环冷却液的流动空间，循环冷却液在所述流动空间 内流通；聚光罩和透光板之间形成板条型的聚光腔，闪光灯设置在聚光腔内，闪光灯发出的 光依次通过透光板和循环冷却液从板条形增益介质的另一个大面进入到板条形增益介质 内；板条形增益介质的其中一对相向的侧表面被抛光并镀有增透膜。其中，板条形增益介质的一个大面通过金属焊接或光胶粘接与热沉紧密接触。其中，该闪光灯泵浦板条增益模块进一步包括用于冷却热沉的风冷装置、循环水 冷装置或半导体制冷器。较佳地，所述板条形增益介质(5)的厚度为0. 5 3mm，宽度为20 200mm，长度 为 20 200mm。其中，板条形增益介质采用激光晶体或陶瓷制成。其中，所述透光板采用对闪光灯发出的光具有高透过率的材料制成。其中，所述闪光灯为连续发光的闪光灯，或脉冲工作方式发光的闪光灯。其中，所述聚光罩的顶面为平板型顶面，或者所述聚光罩的顶面具有多个相互平 行且截面积为半圆形或半椭圆形的长条形凹槽，所述闪光灯设置在长条形凹槽内。本专利技术还提出了一种闪光灯泵浦板条增益模块制成的激光振荡器，能够实现高功 率、高光束质量的激光输出，达到激光器功率升级的目的。该激光振荡器包括上述任意一种闪光灯泵浦板条增益模块，还包括输入镜和输出 镜；输入镜和输出镜分别位于闪光灯泵浦板条增益模块的两侧，板条形增益介质上镀有增 透膜的一对侧表面为通光面。本专利技术又提出了一种闪光灯泵浦板条增益模块制成的激光放大器，能够实现高功 率、高光束质量的激光输出，达到激光器功率升级的目的。该激光放大器包括上述任意一种闪光灯泵浦板条增益模块，还包括输入镜和输出 镜；输入镜和输出镜分别位于闪光灯泵浦板条增益模块的两侧，板条形增益介质上镀有增 透膜的一对侧表面为通光面。由以上所述可以看出，本专利技术具有如下有益效果本专利技术结构简单，采用板条形增益介质的两个较大表面作为冷却面，一个大面采 用循环冷却液直接冷却，另一个大面与热沉紧密接触以实现热传导冷却，这循环冷却液直 接冷却和热传导冷却相结合可以获得较好的冷却效果，同时大面泵浦的泵浦方式能够减小 增益介质热效应的影响和增大泵浦光的分布面积，从而注入更多的泵浦功率，结合谐振腔 镜可构成激光振荡器和放大器，可以实现高功率高光束质量的激光输出。更重要的是，本专利技术采用闪光灯作为泵浦源，闪光灯设置在聚光腔内，且聚光腔为 板条形结构，一方面，闪光灯作为泵浦源能够降低成本，其次板条形结构聚光腔使得增益模 块的结构更为紧凑，提高了聚光效果，能够避免泵浦不均勻、效率低下的缺点，在高功率泵 浦时，通常输出光束质量较差，故有利于激光器的功率升级。附图说明图1为现有技术中闪光灯泵浦棒状增益模块结构图； 图2 (a)和图2 (b)为闪光灯泵浦板条增益模块结构图；图3为闪光灯泵浦负支混合腔板条激光振荡器结构图；图4为闪光灯泵浦正支混合腔板条激光振荡器结构图；图5为闪光灯泵浦平凹稳定腔板条激光振荡器结构图；图6为闪光灯泵浦板条混合腔激光放大器结构图。符号说明1:闪光灯，2、2'聚光罩，21、21'聚光腔，3 透光板，4 循环冷却液，5 板条形 增益介质，51、52 板条形增益介质的大面，6 热沉，8A 凹球面输入镜，7 振荡器输出激光， 9A、10A、11A 凹球面(或柱面)输入镜，8B 凹球面输出镜，9B、11B 凸柱面输出镜，10B 平 面输出镜，12 种子光，13 放大光。具体实施例方式结合附图和实施例对本专利技术中的增益模块加以说明。图2(a)为本专利技术闪光灯泵浦板条增益模块的一个实施例的示意图。如图2(a)所4示，该闪光灯泵浦板条增益模块包括一个或多个闪光灯1、聚光罩2、透光板3、循环冷却液 4、板条形增益介质5和热沉6。聚光罩2、透光板3、板条形增益介质5和热沉6自上而下顺序放置。板条形增益介质5的一个大面51与热沉6紧密接触，从而通过热沉6实现热传导 冷却。大面51与热沉6的接触方式可以为通过金属焊接或光胶粘接。板条形增益介质5的另一个大面52与透光板3之间具有循环冷却液的流动空间， 循环冷却液4在该流动空间内流通，从而实现循环冷却液直接冷却。聚光罩2于透光板3之间形成聚光腔21。闪光灯1设置在聚光腔21内，闪光灯1 发出的光依次通过透光板3和循环冷却液4从板条形增益介质5的另一个大面52进入到 板条形增益介质5内。板条形增益介质52的其中一对相向的侧表面被抛光并镀有对振荡 激光或放大光的增透膜，作为激光或放大光的通光面。本实施例中的聚光腔21为板条形的聚光腔，即聚光腔21的截面形状大致为矩形。 所谓“大致”是指聚光罩的顶面可以为如图2(b)所示的平板型顶面，或者如图2(a)所示， 聚光罩2的顶面为具有相互平行且截面为半圆形或半椭圆形的长条形凹槽的类平板型底 面，闪光灯1设置在长条形凹槽内。板条形结构的聚光腔使得增益模块的结构更为紧凑，提 高了聚光效果。板条型聚光腔21的长度和宽度根据板条形增益介质5的长度和宽度进行设计，聚 光腔21的高度大致为使得闪光灯距聚光罩2顶面和距透光板3的距离相同。闪光灯的形 状为长条形，靠近或紧贴聚光腔21的上底面，距下底面(透光板3)的距离由闪光灯的功率 和发热量决定，同时还要兼顾泵浦效率，即不能离透光板3过远。为了提高泵浦功率密度和泵浦功率注入的均勻性，多个闪光灯之间的距离应尽量 地小，故闪光灯的数量由晶体的尺寸和单个闪光灯的泵浦功率决定。其中，大面52与透光板3之间的循环冷却液流动空间的具体构成方式并不重要， 也不加以限定。例如，透光板3为带有侧边的透光罩，透光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪光灯泵浦板条增益模块，包括一个或多个闪光灯（１）、聚光罩（２）、透光板（３）、循环冷却液（４）、板条形增益介质（５）和热沉（６），其特征在于：所述板条形增益介质（５）的一个大面（５１）与热沉（６）紧密接触；板条形增益介质（５）的另一个大面（５２）与透光板（３）之间具有循环冷却液的流动空间，循环冷却液（４）在所述流动空间内流通；聚光罩（２）和透光板（３）之间形成板条型的聚光腔（２１），闪光灯（１）设置在聚光腔（２１）内，闪光灯（１）发出的光依次通过透光板（３）和循环冷却液（４）从板条形增益介质（５）的另一个大面（５２）进入到板条形增益介质（５）内；板条形增益介质（５２）的其中一对相向的侧表面被抛光并镀有增透膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒利，崔丽，徐浏，辛建国，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]