激光器增益介质及具有该增益介质的激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光器的技术领域，尤其涉及一种激光器增益介质及具有该增益介质 的激光器。
【背景技术】
[0002] 当前用于激光器领域的薄片增益介质，其前表面镀有对泵浦光束及激光光束高透 射的高透射膜，以使泵浦光束及激光光束较好地透射在薄片增益介质表面上，同时，也在薄 片增益介质的后表面镀有对泵浦光束及激光光束的高反射膜，以使薄片增益介质能够较好 地将泵浦光束及激光光束反射，但是这样的薄片增益介质结构存在如下问题：由于在薄片 增益介质的前端面镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜，其容易因处在较高温度下出现变 形及热透镜效应的情况，严重时甚至引起薄片增益介质的碎裂。
[0003] 同时地，现有激光器的增益介质的冷却方式为：将薄片增益介质固定在高热导率 的紫铜冷却热沉上，该冷却热沉开设有冷却液微通道，而冷却液微通道内配有高速流动的 冷却液。冷却时，先通过热传导的方式将薄片增益介质的热量传导到冷却热沉中，再在冷却 液微通道内将热量与冷却液进行热交换，然后由高速流动的冷却液将热量带走。但是此种 冷却方式的冷却液经过多次的热传导和热交换后，其冷却效率及冷却能力会逐渐下降。同 时地，此种冷却方式容易导致增益介质出现中间温度较高而周边温度较低的情况，即，在增 益介质中形成由中心处到边缘的温度梯度，近似为高斯分布或者平顶分布。而一旦增益介 质上出现温度梯度的情况，不但容易使其出现变形，而且还会使其中间膨胀凸起，以致使激 光器形成热透镜效应。
[0004] 因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种具有能使泵浦光束、激光光束 透射至增益介质本体上的辅助介质的激光器增益介质，以解决现有技术中因在增益介质的 前端面镀有高透射膜、后端面镀有高反射膜而容易会在较高温度下出现变形及热透镜效应 的情况及增益介质容易因温度过高出现碎裂的问题；同时，还提供一种激光器。
[0006] 本发明是这样实现的，一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质 本体具有与所述激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置 的后端面，所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助 介质的侧端设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入 射面与所述泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置；
[0007] 所述入射面与所述辅助介质的底面夹设有第一夹角C，且47° <c <75°，所述输 出面与所述辅助介质的底面夹设有第二夹角d，且47° <d< 75°。
[0008] 具体地，所述辅助介质主要由正三棱柱部分及圆柱部分组成，所述正三棱柱部分 具有三个矩形侧面，且该三个矩形侧面分别为第一矩形侧面、第二矩形侧面、第三矩形侧 面，所述第三矩形侧面与所述圆柱部分的上表面贴合连接；
[0009] 所述辅助介质以所述正三棱柱部分作为其顶端，以所述圆柱部分作为其底端，所 述辅助介质的底端连接固定在所述增益介质本体的前端面上；
[0010] 所述第一矩形侧面为所述入射面，所述第一矩形侧面与所述圆柱部分之间的夹角 为所述第一夹角C，所述第二矩形侧面为所述输出面，所述第二矩形侧面与所述圆柱部分之 间的夹角为所述第二夹角d，且c=d。
[0011] 进一步地，所述第一矩形侧面、所述第二矩形侧面、所述第三矩形侧面均为正方 形。
[0012] 较佳地，所述增益介质本体的后端面镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层。
[0013] 较佳地，所述入射面和/或所述输出面镀有对所述泵浦光束和/或所述激光光束 高透射的高透射膜层。
[0014] 较佳地，所述辅助介质为钇铝石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷， 所述增益介质本体掺杂有激活离子，且所述激活离子为Yb3+、Nd3+、Tm3+或Ho3+。
[0015] 本发明还提供一种激光器，包括有用以产生泵浦光的泵浦源、激光高反镜、激光输 出镜、安装底座、上述的增益介质及用于对所述增益介质进行冷却的冷却装置，所述泵浦 源、所述激光高反镜、所述激光输出镜、所述增益介质及所述冷却装置均安装在安装底座 上，所述激光高反镜与所述入射面呈平行设置，所述激光输出镜与所述输出面呈平行设置。
[0016] 进一步地，所述冷却装置包括用于冷却所述增益介质本体的后端面的后端冷却单 元、用以固定所述增益介质的固定机构及用以使所述后端冷却单元、所述增益介质、所述固 定机构连接固定的锁紧机构；
[0017] 所述后端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供后端冷却液储存并使该后端 冷却液与所述增益介质本体的后端面接触换热的后端腔体，所述增益介质本体的后端面密 封设于所述后端腔体的一侧内，所述辅助介质的一端连接于所述增益介质本体的前端面并 固设在所述后端腔体的一侧上；
[0018] 所述固定机构与所述辅助介质的另一端连接，且该固定机构移动设于所述安装底 座上；
[0019] 所述锁紧机构分别连接于所述后端冷却单元、所述增益介质及所述固定机构。
[0020] 进一步地，所述增益介质本体与所述辅助介质对所述泵浦光束的折射率 为nl，所述后端冷却液对所述泵浦光束的折射率为n2,所述泵浦光束的入射角a
【主权项】
1. 一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，所述增益介质本体具有与所述激光器 的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与所述前端面呈相对设置的后端面，其特征在于： 所述增益介质还包括设于所述增益介质本体的前端面上的辅助介质，所述辅助介质的侧端 设有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束输出的输出面，且所述入射面与所述 泵浦光束呈垂直设置，所述输出面与所述激光光束呈垂直设置； 所述入射面与所述辅助介质的底面夹设有第一夹角C，且47° <c<75°，所述输出面 与所述辅助介质的底面夹设有第二夹角d，且47° <d< 75°。
2. 如权利要求1所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质主要由正三棱柱 部分及圆柱部分组成，所述正三棱柱部分具有三个矩形侧面，且该三个矩形侧面分别为第 一矩形侧面、第二矩形侧面、第三矩形侧面，所述第三矩形侧面与所述圆柱部分的上表面贴 合连接； 所述辅助介质以所述正三棱柱部分作为其顶端，以所述圆柱部分作为其底端，所述辅 助介质的底端连接固定在所述增益介质本体的前端面上； 所述第一矩形侧面为所述入射面，所述第一矩形侧面与所述圆柱部分之间的夹角为所 述第一夹角c，所述第二矩形侧面为所述输出面，所述第二矩形侧面与所述圆柱部分之间的 夹角为所述第二夹角d，且c=d。
3. 如权利要求2所述的激光器增益介质，其特征在于：所述第一矩形侧面、所述第二矩 形侧面、所述第三矩形侧面均为正方形。
4. 如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述增益介质本体的 后端面镀有对所述激光光束高反射的高反射膜层。
5. 如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述入射面和/或所 述输出面镀有对所述泵浦光束和/或所述激光光束高透射的高透射膜层。
6. 如权利要求1-3任一项所述的激光器增益介质，其特征在于：所述辅助介质为钇铝 石榴石、钆镓石榴石、玻璃、钒酸盐、钨酸盐或陶瓷，所述增益介质本体掺杂有激活离子，且 所述激活离子为Yb 3+、Nd3+、Tm3+或Ho3+。
7. -种激光器，其特征在于：包括有用以产生泵浦光的泵浦源、激光高反镜、激光输出 镜、安装底座、权利要求1-6任一项所述的增益介质及用于对所述增益介质进行冷却的冷 却装置，所述泵浦源、所述激光高反镜、所述激光输出镜、所述增益介质及所述冷却装置均 安装在安装底座上，所述激光高反镜与所述入射面呈平行设置，所述激光输出镜与所述输 出面呈平行设置。
8. 如权利要求7所述的激光器，其特征在于：所述冷却装置包括用于冷却所述增益介 质本体的后端面的后端冷却单元、用以固定所述增益介质的固定机构及用以使所述后端冷 却单元、所述增益介质、所述固定机构连接固定的锁紧机构； 所述后端冷却单元设于所述安装底座上，其包括有供后端冷却液储存并使该后端冷却 液与所述增益介质本体的后端面接触换热的后端腔体，所述增益介质本体的后端面密封设 于所述后端腔体的一侧内，所述辅助介质的一端连接于所述增益介质本体的前端面并固设 在所述后端腔体的一侧上； 所述固定机构与所述辅助介质的另一端连接，且该固定机构移动设于所述安装底座 上； 所述锁紧机构分别连接于所述后端冷却单元、所述增益介质及所述固定机构。
9. 如权利要求8所述的激光器，其特征在于：所述增益介质本体与所述辅助介质对所 述泵浦光束的折射率为nl，所述后端冷却液对所述泵浦光束的折射率为n2,所述泵浦光束 的入射角
，且所述泵浦光束的入射角与所述第一夹角的关系为c > a，所 述泵浦光束的入射角与所述第二夹角的关系为d > a ; 所述增益介质本体与所述辅助介质对所述激光光束的折射率为n3,所述后端冷却液对 所述激光光束的折射率为n4,所述激光光束的入射角
，且所述激光光束 的入射角与所述第一夹角的关系为c > b，所述激光光束的入射角与所述第二夹角的关系 为 d > b。
10. 如权利要求9所述的激光器，其特征在于：所述泵浦光束的入射角、所述激光光束 的入射角、所述第一夹角之间的关系为c > max {a, b}; 所述泵浦光束的入射角、所述激光光束的入射角、所述第二夹角之间的关系为d > max {a, b}。
11. 如权利要求7所述的激光器，其特征在于：所述激光高反镜镀有对所述激光光束高 反射的高反射膜层，并镀有对所述泵浦光束高透射的高透射膜层；所述激光输出镜镀有对 所述泵浦光束高反射的高反射膜层，并镀有对所述激光光束部分透射的部分透射膜层。
【专利摘要】本发明提供一种激光器增益介质，包括一增益介质本体，增益介质本体具有与激光器的泵浦光束和激光光束接触的前端面及与前端面呈相对设置的后端面，增益介质还包括设于增益介质本体的前端面上的辅助介质，辅助介质的侧端设有供泵浦光束入射的入射面和供激光光束输出的输出面，且入射面与泵浦光束呈垂直设置，输出面与激光光束呈垂直设置。由于配置有辅助介质，通过其吸收部分自发辐射光子，以此抑制增益介质本体产生热透镜效应及放大自发辐射效应，使得增益介质本体能够承受更大的热量。本发明还提供一种具有该增益介质的激光器。
【IPC分类】H01S3-07, H01S3-042, H01S3-06
【公开号】CN104682178
【申请号】CN201310638432
【发明人】赵建涛, 肖磊, 龚成万, 杨锦彬, 宁艳华, 高云峰
【申请人】大族激光科技产业集团股份有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年12月2日