半导体激光器的侧泵模块制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体激光器的侧泵模块，其用于改善泵浦均匀性，且通过机械固定件固定于激光器的底板上。该侧泵模块包括漫反射腔和泵浦源，其中，漫反射腔包括腔体、置设于腔体内的石英玻管以及置设于腔体内且位于石英玻管中的晶体棒，且在所述腔体上等间距设置有多个通光狭缝；泵浦源包括多个发光单元，且该发光单元为置设于所述通光狭缝中；此外，所述石英玻管和晶体棒之间为水流通道。本发明专利技术的优点在于通过调节泵浦源与晶体棒轴向的转角获得多向泵浦，并进一步采取离轴泵浦，解决了泵浦均匀性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光
，尤其是涉及可改善泵浦均勻性的半导体激光器的侧泵模块。
技术介绍
近年来，全固态激光器以其体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、光束质量高等优点，在先进制造、医疗、通信等领域得到了广泛应用。按照泵浦方式分类，全固态激光器可分为端面泵浦和侧面泵浦等类型；其中，端面泵浦具有模式匹配好、光转换效率高等优点，但由于受断裂应力的限制，其无法获得高功率及高光束质量的激光输出，虽然在端面泵浦类型中，板条激光器由于大的散热面积而减小了断裂应力，但是因为输出的光斑成像散，亦不适于工业应用；侧面泵浦由于半导体激光阵列与棒长度方向良好匹配，易于高功率泵浦，故侧面泵浦方式成为最佳选择。不过，在高功率泵浦下，一方面，由于激光晶体吸收的热分布随泵浦光强呈径向分布，激光介质空间折射率亦会随增益呈径向分布，因此其产生的类透镜效应会随着泵浦光线性变换，形成基模动态稳定腔，而其稳区范围势必会限制最大输出功率。另一方面，由于激光介质弹光效应，热致应力双折射使得径向和切向偏振光稳区分离，从而限制了稳区交叠范围，进一步限制了输出功率。此外，由于泵浦不均勻引起的热透镜畸变会使得激光振荡过程中产生热致衍射损耗，而光转换效率取决于谐振腔增益与损耗之比，因此随着泵浦功率加强，输出功率增加， 热畸变所引起的光束质量也随之变差，热致衍射损耗最终限制了提取效率。由此可见，要想获得高功率和高光束质量的激光输出，改善泵浦均勻性已经成为激光技术研发人员亟待解决的技术问题。目前，为了改善泵浦均勻性，国内外纷纷采取了不同的侧泵方式，例如，1995年德国D. Golla等人的通过光纤耦合泵浦解决泵浦均勻性的方法，在该方法中，其是将半导体激光器耦合进光纤，进一步再将光纤并列排列在晶体棒周围，从而获得均勻泵浦光分布，但是由于泵浦光到激光输出是经过光纤转换，故大大降低了光转换效率，且结构复杂。另一种方法，就是将半导体泵浦光耦合进介质波导，将泵浦光勻化后再通过石英波管到达激光介质，从而获得较均勻的泵浦光分布，但介质波导光学耦合系统大大降低了泵浦光传输效率。针对上述，为了获得结构简单的泵浦模块，目前也提出了一种采用直接泵浦耦合的方法，该方法是将半导体激光阵列紧挨石英波管，且通过在玻管镀高反射膜，将穿过激光介质的泵浦光再次反射回来形成多次吸收，以提高泵浦效率。但是由于该方法需要再次反射回来形成多次吸收，虽然泵浦效率提高了，但是泵浦均勻性却比上不上前述两种方法。
技术实现思路
基于现有改善泵浦均勻性的侧泵方式所存在的问题，本专利技术的主要目的在于提供一种可改善泵浦均勻性，且进一步提高半导体侧泵模块的传输效率及输出光束质量的半导体激光器的侧泵模块。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案所述半导体激光器的侧泵模块用于改善泵浦均勻性，且通过机械固定件固定于激光器的底板上，包括漫反射腔，包括腔体、置设于腔体内的石英玻管以及置设于腔体内且位于石英玻管中的晶体棒，其中，在腔体上等间距设置有多个通光狭缝；以及泵浦源，包括多个发光单元，发光单元为置设于所述通光狭缝中。进一步地，所述石英玻管和晶体棒之间为水流通道。进一步地，所述泵浦源的多个发光单元等间距对称分布于所述漫反射腔内的晶体棒周围，并绕所述晶体棒的光轴等间距旋转角度。进一步地，所述漫反射腔的腔体形状为三角形、五角形、矩形和圆形中的一种。进一步地，所述漫反射的腔体与所述石英玻管紧密贴合。进一步地，所述晶体棒的两端通过压盖紧压密封水流通道。进一步地，所述发光单元与晶体棒的光轴的夹角大于0°，形成离轴泵浦。进一步地，所述石英玻管两端通过密封紧固。进一步地，所述石英玻管两端为0圈密封紧固。进一步地，所述晶体棒的两端通过0圈进行压盖紧压密封。本专利技术所述半导体激光器的侧泵模块具有以下优点1)采用紧密耦合的漫反射腔，可获得高传输效率；2)通过调节泵浦源与晶体棒轴向的转角获得多向泵浦，并进一步采取离轴泵浦， 解决了泵浦均勻性问题；3)采用离轴泵浦获得均勻的泵浦荧光分布，进一步减小热效应并改善光束质量。 附图说明图1为本专利技术第一实施例的横截面示意图2为第一实施例泵浦源偏离晶体棒光轴一定角度形成离轴泵浦时的横截面示意图3为本专利技术第二实施例的横截面示意图4为第二实施例泵浦源偏离晶体棒光轴一定角度形成离轴泵浦时的横截面示意图5为本专利技术第三实施例的横截面示意图6为第三实施例泵浦源偏离晶体棒光轴一定角度形成离轴泵浦时的横截面示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例来对本专利技术所述半导体激光器的侧泵模块作进一步的详细说明。本专利技术所述半导体激光器的侧泵模块通过机械固定件固定在激光器的底板上，其主要包括漫反射腔以及泵浦源；其中，所述漫反射腔包括腔体、石英玻管和晶体棒，在所述腔体上等间距开设有多个通光狭缝，所述石英玻管位于腔体内且与腔体紧密贴合，所述晶体棒置设于腔体内且位于石英玻管中在所述石英玻管和晶体棒之间为水流通道；所述泵浦源包括多个发光单元，且发光单元为置设于所述通光狭缝中。在本专利技术中，所述发光单元等间距对称分布于所述漫反射腔内的晶体棒周围，并可绕所述晶体棒的光轴等间距旋转角度，其中，发光单元产生的泵浦光直接通过通光狭缝、 石英玻管、水流通道到达晶体棒，未被完全吸收的泵浦光穿过晶体棒后，被漫反射腔反射， 进而使得泵浦光勻化并在反射后再次到达晶体棒被激光晶体吸收，如此反射来回，从而达到泵浦光的多次被吸收。此外，本专利技术所述漫反射腔腔体形状可为三角形、五角形、矩形或圆形。进一步，在本专利技术中，为了防止应力断裂及漏水，所述石英玻管两端可以采用0圈密封紧固；为了冷却所述晶体棒，晶体棒两端可通过0圈进行压盖紧压密封水流通道。结合图1、图2、图3、图4、图5和图6中所示，现以漫反射腔腔体形状呈三角形的情况为例，进一步说明本专利技术所述半导体激光器的侧泵模块的工作原理。见图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本专利技术中所述示漫反射腔腔体2内由内至外依次设置有晶体棒5、石英玻管3，且在晶体棒5与石英玻管3之间为水流通道4。实施例(一)图1中泵浦源1采用三个方向泵浦晶体棒后，泵浦荧光分布呈现三角形状，从而实现了采用三向环绕泵浦源1提高了泵浦均勻性。作为图1中所示结构的进一步变形，图2中是将泵浦源1偏离晶体棒5的光轴一定的角度形成离轴泵浦，由于泵浦光存在一定的错位交叠区，从而使得泵浦均勻性进一步得到改善。其中，η为泵浦方向数，N为等效泵浦方向数，Δ为环绕晶体棒周围旋转次数，θ 为沿晶体棒的光轴旋转角度，η为1 10范围可选。实施例(二)由于半导体激光器尺寸的限制，其本身无法实现四向、五向、六向、七向、九向等多向紧密泵浦结构。因此，本实施例(二)为实施例(一)的变更，其通过将实施例(一)中的泵浦源1沿晶体棒5的光轴呈60°夹角旋转，进而使得旋转后的泵浦结构相当于六向泵浦结构。S卩，将图1中三向泵浦的泵浦源1沿着晶体棒的光轴旋转角θ = 60°后，相当于六向泵浦结构。作为图3中所示结构的进一步变形，图4中是将泵浦源1偏离晶体棒5的光轴一定的角度形成离轴泵浦，由于泵浦光存在一定的错位交叠区，从而使得泵浦均勻性得到进一步的改善。其中，η为泵浦方向数，N为等效泵浦方向数，Δ为环绕晶体棒周围旋转次数，θ 为沿晶体棒的光轴旋转角度，η为1 10范围可选。实施例(三)本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊仲维，康治军，石朝辉，王培峰，闫晓超，周密，
申请(专利权)人：北京国科世纪激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：