采用柔性约束的固体激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种采用柔性约束的固体激光器，包括：保持部件(1)；增益介质件(2)，所述增益介质件(2)具有泵浦面且所述增益介质件(2)通过柔性固定件(3)安装在所述保持部件上(1)；和泵浦源(4)，所述泵浦源(4)用于朝向所述泵浦面照射泵浦光。根据本发明专利技术的采用柔性约束的固体激光器，当增益介质件受热膨胀时，柔性固定件将会随着增益介质件的膨胀而产生变形，而不会限制增益介质件因热膨胀而产生的微小位移。这样，即使固体激光器高功率运转而使得增益介质件内部产生一定的热梯度，增益介质件也几乎不会产生附加热应力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光领域，具体地，涉及ー种采用柔性约束的固体激光器。
技术介绍
激光自1960年专利技术以来，已经迅速成为社会进步发展的主要推动力量。固体激光器是应用最为广泛的ー类激光器，涉及科学研究、生产加工、国防军事、医疗生物等各个领域。固体増益介质件受热影响产生热透镜效应和热致双折射，导致激光器的输出功率和光束质量受到限制，是制约固体激光器进ー步发展和普及应用的重要因素。传统固体激光器的增益介质件一般为圆棒状，其轴对称结构使热效应便于抑制。但圆棒状介质散热效果不好，热影响非常严重。为了改善散热效果，逐渐将激光介质发展为板条形状，既加大了散热面积，加快了散热速度，又将ニ维热效应简化为ー维热效应，使热效应得到了抑制。然而对于高功率板条激光器而言，在板条的散热方向仍然存在很大的温差，从而产生热应力，导致光束畸变，随着泵浦功率的不断増加最終会造成板条增益介质件的永久性损坏。高功率固体激光器的冷却散热问题，引起了广泛关注和研究。2003年，美国Textron公司提出了一种用于高功率激光器振荡器和放大器的冷却方法，将增益介质件与高热导率的透明材料(如钻石等)通过折射率匹配层相连接，使得散热的主要方向沿着板条的轴向而非径向，缩短了热流路径，提高了散热能力。2005年,美国General Atomics公司提出了ー种液体直接冷却板条型增益介质件的结构，通过冷却液从各增益介质件之间流过板条的通光面而将热量带走，从而达到冷却的作用。值得注意的是，专利中强调各増益介质件通过刚性约束固定(rigidly held)。固体增益介质件中热应カ的产生有两种途径，一种是增益介质件内部由于热梯度而引起的内部热应力，另ー种是由于増益介质件受热膨胀时，位移受到外部夹持和固定装置的限制而引起的附加热应力。上述方案的出发点都是提高散热能力，从而减小内部热应力，取得了一定的改善效果。然而，对于如何减小附加热应力，现有技术中还没有好的解决方案。因而当激光器的泵浦功率较高时，増益介质件仍会因过高的热应カ而断裂。
技术实现思路
本专利技术g在至少解决上述技术问题。为此，本专利技术需要提供一种采用柔性约束的固体激光器，所述固体激光器能够使增益介质件不产生附加热应カ。根据本专利技术的一方面，提供了一种采用柔性约束的固体激光器，包括保持部件；増益介质件，所述增益介质件具有泵浦面且所述増益介质件通过柔性固定件安装在所述保持部件上；和泵浦源，所述泵浦源用于朝向所述泵浦面照射泵浦光。根据本专利技术的采用柔性约束的固体激光器，柔性固定件将增益介质件柔性固定在保持部件上。当増益介质件受热膨胀时，柔性固定件将会随着増益介质件的膨胀而产生变形，而不会限制增益介质件因热膨胀而产生的微小位移。这样，即使固体激光器高功率运转而使得增益介质件内部产生一定的热梯度，增益介质件也几乎不会产生附加热应力。另外，根据本专利技术的采用柔性约束的固体激光器，还可以具有如下附加的技术特征根据本专利技术的一个实施例，所述泵浦源为单个或多个激光二极管，且所述泵浦源的泵浦方式为连续式或脉冲式。根据本专利技术的一个实施例，所 述增益介质件为片状。根据本专利技术的一个实施例，所述增益介质件的厚度小于或等于I厘米。根据本专利技术的一个实施例，所述增益介质件由激光晶体、激光玻璃、激光塑料和激光陶瓷中的一种制成。根据本专利技术的一个实施例，所述增益介质件的掺杂区域的形状为矩形、圆形和椭圆形中的至少一种。根据本专利技术的一个实施例，所述保持部件为箱体状且限定有空腔，所述空腔具有用于向所述空腔内供给冷却介质的冷却介质进口和用于从所述空腔排出冷却介质的冷却介质出口，所述保持部件的前壁上设有透光的前窗，所述保持部件的后壁上设有透光的后窗，所述增益介质件通过所述柔性固定件设在所述空腔内。根据本专利技术的一个实施例，所述增益介质件为多个，且所述多个增益介质件间隔开地设在所述空腔内。根据本专利技术的一个实施例，所述多个增益介质件沿前后方向彼此间隔开设置。根据本专利技术的一个实施例，所述多个增益介质件分为多组，所述多组增益介质件沿上下方向彼此间隔开设在所述空腔内，且每一组内的增益介质件为单个或沿前后方向彼此间隔开设置的多个。根据本专利技术的一个实施例，所述冷却介质为冷却液。根据本专利技术的一个实施例，所述冷却介质的折射率与所述增益介质件的折射率匹配。根据本专利技术的一个实施例，所述采用柔性约束的固体激光器为振荡器或放大器。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是本专利技术的第一实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。图2是本专利技术的第二实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。图3是本专利技术的第三实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。图4是本专利技术的第四实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。图5是图I至图4所示的采用柔性约束的固体激光器的冷却效果示意图。图6是图I至图4所示的采用柔性约束的固体激光器的增益介质件的结构示意图。图7和图8是图6所示的采用柔性约束的固体激光器的増益介质件的B-B剖视图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过參考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。 在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。下面将结合附图来描述根据本专利技术的采用柔性约束的固体激光器。其中图I是本专利技术的第一实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。图2是本专利技术的第二实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。图3是本专利技术的第三实施例的采用柔性约束的固体激光器的结构示意图。如图I至图4所示，本专利技术实施例的采用柔性约束的固体激光器具有保持部件I、増益介质件2、柔性固定件3和泵浦源4。増益介质件2通过柔性固定件3安装在所述保持部件I上，泵浦源4用于朝向増益介质件2的泵浦面照射泵浦光，为增益介质件2中的粒子反转提供光能。根据本专利技术实施例的上述固体激光器，当増益介质件2受热膨胀时，柔性固定件3将会随着増益介质件2的膨胀而产生变形，而不会限制増益介质件2因热膨胀而产生的微小位移。这样，即使固体激光器高功率运转，使増益介质件2内部产生一定的热梯度，増益介质件2也几本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：巩马理，柳强，付星，李沛霖，闫平，张海涛，黄磊，刘欢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：