一种侧面泵浦激光模块制造技术

本发明专利技术提供一种侧面泵浦激光模块，包括：激光增益介质，用于产生激光；真空腔复合套管结构，包括一层以上套管结构，其最内层套管与所述激光增益介质之间留有空隙，形成内夹层，供冷却介质通过；其最外层套管与邻近层套管之间形成外夹层，所述外夹层为真空腔；聚光腔，侧面开有通光孔；激光二极管泵浦源，环绕所述聚光腔外侧，封装在所述激光二极管热沉上；激光二极管热沉，包括内部冷却通道，用于冷却所述激光二极管泵浦源；所述组成部分由支撑结构，端头以及固定封装结构封装成一体。本发明专利技术可以在有限空间内实现增益介质大温度范围运转，低温运转时防止光泵浦区域冷却管道、临近器件或者增益介质通光端面结雾，同时将激光增益介质和激光二极管泵浦源两路分离冷却，保证LD精确控温以实现高效吸收。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种侧面泵浦激光模块，包括：激光增益介质，用于产生激光；真空腔复合套管结构，包括一层以上套管结构，其最内层套管与所述激光增益介质之间留有空隙，形成内夹层，供冷却介质通过；其最外层套管与邻近层套管之间形成外夹层，所述外夹层为真空腔；聚光腔，侧面开有通光孔；激光二极管泵浦源，环绕所述聚光腔外侧，封装在所述激光二极管热沉上；激光二极管热沉，包括内部冷却通道，用于冷却所述激光二极管泵浦源；所述组成部分由支撑结构，端头以及固定封装结构封装成一体。本专利技术可以在有限空间内实现增益介质大温度范围运转，低温运转时防止光泵浦区域冷却管道、临近器件或者增益介质通光端面结雾，同时将激光增益介质和激光二极管泵浦源两路分离冷却，保证LD精确控温以实现高效吸收。【专利说明】一种侧面泵浦激光模块
本专利技术涉及全固态激光器领域，尤其涉及一种侧面泵浦激光模块。
技术介绍
激光二极管(laser diode，LD)侧面泵浦全固态激光器以其泵光输入能量大、吸收均匀、结构紧凑、寿命长等优点在高功率激光器领域有重要应用。侧面泵浦激光模块将激光器泵浦源、激光增益介质及其热管理系统集成为一体，是侧面泵浦全固态激光器核心部件。LD光泵浦增益介质过程除产生激光辐射外，会伴随产生大量的热:LD正常工作时产生热耗，将起LD工作温度不稳定的使它的输出波长发生变化，进而影响激光器的高效稳定输出；由于量子亏损、无辐射跃迁、吸收残余等激光工作材料内部产生热效应，从而影响激光器性能以及运行安全性；另外，由于自身能级特性，很多全固态激光器激光工作材料需要低温工作环境，如Tm:YAG，Yb:YAG等，因此侧面泵浦激光模块设计是全固态激光器重要影响因素。传统的侧面泵浦激光模块中，增益介质的制冷由一根透明石英玻璃管实现。玻璃管壁与增益介质之间形成夹层，冷却液从夹层一端流入，流过增益介质表面，然后从另一端流出。室温范围内工作时，传统的侧面泵浦激光模块可以提供有效热缓解。但是，由于热负载过大或者增益介质自身需要激光器低温运转时，传统的侧面泵浦激光模块与周围环境间温差大，光泵浦区域冷却管道表面、临近器件以及激光增益介质端面易出现结雾现象。上述区域结雾一方面会造成泵浦光传输损耗增大，另一方面容易造成器件损伤，影响系统安全性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供一种侧面泵浦激光模块，以解决现有技术中光泵浦区域冷却管道表面、临近器件以及激光增益介质端面易出现结雾现象的技术问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种侧面泵浦激光模块，包括:激光增益介质、真空腔复合套管结构、聚光腔、激光二极管泵浦源、激光二极管热沉，以及端头；激光增益介质、真空腔复合套管结构、聚光腔由内而外依次共轴放置；其中:激光增益介质，用于吸收所述激光二极管泵浦源发射的泵浦光，以产生激光；真空腔复合套管结构，包括一层以上套管结构，其最内层套管与所述激光增益介质之间留有空隙，形成内夹层，供冷却介质通过；其其最外层套管与邻近层套管之间形成外夹层，所述外夹层为真空腔；聚光腔，侧面开有通光孔，用于使所述激光二极管泵浦源发射的泵浦光进入聚光腔内经真空腔复合套管结构透射后被激光增益介质吸收，并将未被利用的泵浦光反射回激光增益介质进行重复吸收；激光二极管泵浦源，环绕所述聚光腔外侧，封装在所述激光二极管热沉上，用于发射泵浦光；激光二极管热沉，包括内部冷却通道，用于冷却所述激光二极管泵浦源。端头，包括前端头和后端头，每个端头分别包括冷却介质密封槽，器件固定孔，激光增益介质冷却通道以及激光二极管冷却通道，位于所述侧面泵浦激光模块的两端，用于形成密封冷却通道和固定各部件。进一步地，所述激光二极管泵浦源沿所述聚光腔轴向呈直线阵列均匀排布。进一步地，每个激光二极管泵浦源直线阵列分别封装在所述激光二极管热沉上，每两个激光二极管泵浦源直线阵列间放置固定支撑结构。进一步地，所述激光二极管泵浦源环绕所述聚光腔一周均匀排布。进一步地，所述激光二极管热沉为无氧铜热沉。进一步地，所述外夹层为:两端通过高温焊接形成的自然真空腔。进一步地，所述真空腔复合套管结构为两层复合套管结构，包括外层套管和内层套管，所述外夹层位于所述外层套管和内层套管之间。进一步地，所述真空腔复合套管结构为三层复合套管结构，包括外层套管、中层套管和内层套管；所述外夹层位于所述外层套管和所述中层套管之间；所述中层套管与内层套管形成中间夹层，所述中间夹层一端开口，另一端高温焊接；所述内层套管上开有小孔，用于令所述中间夹层的冷却介质喷射到所述内夹层。进一步地，所述小孔为小孔阵列，与所述激光二极管泵浦源的数量及位置相匹配。进一步地，所述小孔的直径为:10-1000 μ m。(三)有益效果可见，在本专利技术提供的侧面泵浦激光模块中，利用真空腔复合套管结构来实现激光增益介质低于室温运转时，防止激光模块的光泵浦区域及附近器件结雾；同时提出光泵浦与增益介质工作温度同步控制技术防止增益介质的通光端面结雾，上述两个创新点的基础上本专利技术端头设计将增益介质与LD两路分离冷却防止相互影响，使增益介质与bar条独立工作于各自最佳温度。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例侧面泵浦激光模块的基本结构示意图；图2是本专利技术实施例侧面泵浦激光模块的端头基本结构示意图；图3是本专利技术一个优选实施例侧面泵浦激光模块的结构示意图；图4是本专利技术实施例二层复合套管结构的纵切面示意图；图5是本专利技术实施例三层复合套管结构的纵切面示意图；图6是本专利技术实施例1端头的端盖内侧示意图；图7是本专利技术实施例1端头的端盖外侧示意图；图8是本专利技术实施例3三层复合套管结构的横截面示意图；图9是本专利技术实施例3三层复合套管结构的纵切面示意图。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提出一种侧面泵浦激光模块，参见图1，包括:激光增益介质1，用于吸收所述激光二极管泵浦源发射的泵浦光，以产生激光；真空腔复合套管结构2，包括一层以上套管结构，其最内层套管与所述激光增益介质之间留有空隙，形成内夹层，供冷却介质通过；其其最外层套管与邻近层套管之间形成外夹层，所述外夹层为真空腔；聚光腔3，侧面开有通光孔，用于使所述激光二极管泵浦源发射的泵浦光进入聚光腔内经真空腔复合套管结构透射后被激光增益介质吸收，并将未被利用的泵浦光反射回激光增益介质进行重复吸收；激光二极管泵浦源4，环绕所述聚光腔外侧，封装在所述激光二极管热沉上，用于发射泵浦光；激光二极管热沉5，包括内部冷却通道，用于冷却所述激光二极管泵浦源。端头6，包括前端头和后端头，见图2，每个端头分别包括冷却介质密封槽，器件固定孔，激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钦军，薄勇，许家林，徐一汀，张申金，杜仕峰，王志超，宗楠，申玉，许祖彦，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：