泵浦装置及具有其的激光发射器的制作方法

1.本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种泵浦装置及具有其的激光发射器。


背景技术：

2.现有的泵浦装置，通常采用ld半侧面泵浦固体激光增益介质通过风冷散热，或者是采用多维环形泵浦固体激光增益介质采用液冷散热。
3.上述泵浦装置至少存在以下缺陷：
4.a)采用ld半侧面泵浦固体激光增益介质，由于半侧面泵浦的方式，导致泵浦荧光分布不均匀(如图1所示)，最终输出激光的光束质量较差，影响应用效果。
5.b)传统的多维环形泵浦固体激光增益介质，必需采用液冷的散热方式，这不仅增加了系统的体积、功耗，降低了系统可靠性；而且无法应用在很多特殊平台，例如机载等平台无法使用液冷散热。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是如何在保证泵浦装置的输出光束质量的前提下，降低泵浦装置的体积和功耗，本发明提出一种泵浦装置及具有其的激光发射器。
7.根据本发明实施例的泵浦装置，包括：
8.增益介质；
9.ld模块，所述ld模块设于所述增益介质的径向外侧，所述ld模块采用多维环形均匀泵浦方式激励所述增益介质；
10.散热模块，靠近所述ld模块设置，所述散热模块采用风冷散热方式对所述增益介质和所述ld模块进行冷却散热。
11.根据本发明实施例的泵浦装置，ld模块采用多维环形均匀泵浦方式，提高了泵浦荧光分布的均匀性，进而提高了输出激光的光束质量。而且，本发明在ld模块采用多维环形均匀泵浦方式的基础上，散热模块采用了冷热散热方式，从而有效降低了泵浦装置的体积和功耗，且可以使泵浦装置应用在无法使用液冷散热的机载平台等特殊平台。
12.根据本发明的一些实施例，所述泵浦装置还包括：半导体制冷器，位于所述散热模块与所述ld模块之间。
13.在本发明的一些实施例中，所述散热模块包括：散热块和散热风扇，所述散热块的一端靠近所述ld模块设置，所述散热块的另一端设有所述散热风扇。
14.根据本发明的一些实施例，所述ld模块包括沿所述增益介质的周向方向均匀间隔设置的多个ld光源。
15.根据本发明的一些实施例，所述ld模块包括热沉，所述热沉形成为柱体，所述增益介质位于所述热沉的内部，且所述热沉的轴线与所述增益介质的轴线重合。
16.在本发明的一些实施例中，所述ld模块具有相对的第一端面和第二端面，靠近所述第一端面和所述第二端面均设有所述散热模块。
17.根据本发明的一些实施例，所述散热模块包括第一散热模块和第二散热模块，所述第一散热模块靠近所述第一端面设置，所述第二散热模块靠近所述第二端面设置。
18.在本发明的一些实施例中，所述第一散热模块和所述第一端面之间、及所述第二散热模块和所述第二端面之间均设有半导体制冷器。
19.在本发明的一些实施例中，所述泵浦装置还包括底座，所述ld模块设于所述底座。
20.根据本发明实施例的激光发射器，包括如上所述的泵浦装置。
21.根据本发明实施例的激光发射器，通过ld模块、增益介质和散热模块一体化设计，使得整个泵浦装置形成一个散热整体。使用tec对其进行温控，在保证精确温控ld的同时，同时对固体激光增益介质进行精确温控，有利于高光束质量的激光输出。增益介质和ld模块产生的热量传导至散热片，实现风冷散热。这使得环形泵浦激光器摆脱了液冷散热的约束条件，可以在应用在无法使用液冷散热的机载平台等特殊平台。
附图说明
22.图1为相关技术中单侧泵浦模拟结果示意图；
23.图2为根据本发明实施例的泵浦装置的结构示意图；
24.图3为根据本发明实施例的泵浦装置的局部结构示意图。
25.附图标记：
26.泵浦装置100，
27.增益介质10，
28.ld模块20，ld光源210，热沉220，
29.散热模块30，散热块310，散热风扇320，
30.半导体制冷器40，
31.底座50。
具体实施方式
32.为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
33.本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
34.如图2和图3所示，根据本发明实施例的泵浦装置100，包括：增益介质10、ld模块20和散热模块30。
35.其中，ld模块20设于增益介质10的径向外侧，ld模块20采用多维环形均匀泵浦方式激励增益介质10；
36.散热模块30靠近ld模块20设置，散热模块30采用风冷散热方式对增益介质10和ld模块20进行冷却散热。
37.根据本发明实施例的泵浦装置100，ld模块20采用多维环形均匀泵浦方式，提高了泵浦荧光分布的均匀性，进而提高了输出激光的光束质量。而且，本发明在ld模块20采用多维环形均匀泵浦方式的基础上，散热模块30采用了冷热散热方式，从而有效降低了泵浦装
置100的体积和功耗，且可以使泵浦装置100应用在无法使用液冷散热的机载平台等特殊平台。
38.根据本发明的一些实施例，如图2所示，泵浦装置100还包括：半导体制冷器40(tec)，半导体制冷器40位于散热模块30与ld模块20之间。通过设置半导体制冷器40，可以对泵浦装置100的温度进行精确控制，确保泵浦装置100处于适宜的工作温度环境中。而且，将半导体制冷器40设置在散热模块30和ld模块20之间，可以提高对增益介质10和ld模块20的温度控制的精确性，而且，有利于泵浦装置100结构的集成化设计，减小泵浦装置100的体积。
39.在本发明的一些实施例中，如图2所示，散热模块30包括：散热块310和散热风扇320，散热块310的一端靠近ld模块20设置，散热块310的另一端设有散热风扇320。增益介质10和ld模块20产生的热量可以通过散热块310传导，并通过散热风扇320对散热块310进行降温散热，提高泵浦装置100的散热效果。
40.根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，ld模块20包括沿增益介质10的周向方向均匀间隔设置的多个ld光源210。需要说明的是，通过沿增益介质10的周向方向均匀间隔设置多个ld光源210，可以提高泵浦荧光分布的均匀性，进而提高了输出激光的光束质量。如图2和图3所示，可以沿增益介质10的周向方向均匀间隔设置五个ld光源210，当然，也可以根据实际需要设置ld光源210的数量。
41.根据本发明的一些实施例，如图2和图3所示，ld模块20包括热沉220，热沉220形成为柱体，增益介质10位于热沉220的内部，且热沉220的轴线与增益介质10的轴线重合。通过热沉220，可以方便地固定ld光源210和增益介质10，而且，便于对ld光源210和增益介质10的热量进行传导散热。
42.在本发明的一些实施例中，ld模块20具有相对的第一端面和第二端面，靠近第一端面和第二端面均设有散热模块30。如图2所示，ld模块20相对的第一端面和第二端面可以理解为ld模块20的左端面和右端面，ld模块20的左右两侧可对称设置散热模块30。
43.根据本发明的一些实施例，散热模块30包括第一散热模块和第二散热模块，第一散热模块靠近第一端面设置，第二散热模块靠近第二端面设置。如图2所示，若ld模块20的第一端面为左端面，则位于左端面一侧设置的为第一散热模块，位于右端面一侧设置的为第二散热模块。
44.在本发明的一些实施例中，第一散热模块和第一端面之间、及第二散热模块和第二端面之间均设有半导体制冷器40。可以理解的是，通过在第一散热模块和第一端面之间、第二散热模块及第二端面之间均设置半导体制冷器40，可以提高对泵浦装置100温度控制的准确性。
45.在本发明的一些实施例中，如图2所示，泵浦装置100还包括底座50，ld模块20设于底座50。通过设置底座50，便于泵浦装置100的固定、连接。
46.根据本发明实施例的激光发射器，包括如上所述的泵浦装置100。
47.根据本发明实施例的激光发射器，通过ld模块20、增益介质10和散热模块30一体化设计，使得整个泵浦装置100形成一个散热整体。使用tec对其进行温控，在保证精确温控ld的同时，同时对固体激光增益介质10进行精确温控，有利于高光束质量的激光输出。增益介质10和ld模块20产生的热量传导至散热片，实现风冷散热。这使得环形泵浦激光器摆脱
了液冷散热的约束条件，可以在应用在无法使用液冷散热的机载平台等特殊平台。
48.下面参照附图以一个具体的实例详细描述本发明的泵浦装置100。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。
49.固体激光增益介质10的激光器中热量最为集中的光学元件，它的散热效率很大程度上影响着激光器效率和光束质量。本发明提出的泵浦装置100，采用风冷的散热方式ld五维环形泵浦固体激光增益介质10，进而在谐振腔振荡发射激光。在应用过程中既可满足风冷的散热需求，又可以获得高光束质量的激光输出。
50.如图2所示，泵浦装置100包括：增益介质10、ld模块20、散热模块30、半导体制冷器40及底座50。
51.ld模块20设于增益介质10的径向外侧，ld模块20采用五维环形泵浦方式激励增益介质10。靠近ld模块20设置，散热模块30采用风冷散热方式对增益介质10和ld模块20进行冷却散热。
52.散热模块30包括：散热块310和散热风扇320，散热块310的一端靠近ld模块20设置，散热块310的另一端设有散热风扇320。
53.ld模块20设于底座50。ld模块20包括热沉220和沿增益介质10的周向方向均匀间隔设置的五个ld光源210。热沉220形成为柱体，增益介质10位于热沉220的内部，且热沉220的轴线与增益介质10的轴线重合。
54.ld模块20具有相对的第一端面和第二端面，靠近第一端面和第二端面均设有散热模块30。
55.散热模块30包括第一散热模块和第二散热模块，第一散热模块靠近第一端面设置，第二散热模块靠近第二端面设置。第一散热模块和第一端面之间、及第二散热模块和第二端面之间均设有半导体制冷器40。
56.本发明提出的泵浦装置100中固体激光增益介质10通过环形五维均匀传导散热，使用特殊的传导散热方式，可以有效对增益介质10快速散热，减小热效应和热应力，满足增益介质10散热需求。
57.通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。