专利名称：半导体激光对心注入侧面泵浦腔体的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光元器件领域，具体涉及一种单路或多路半导体激光对心注入侧面泵浦的泵浦腔体。
背景技术：
现有的激光二极管列阵侧面泵浦腔体的主流技术方案如图1所示，是将激光二极管列阵110、120、130发出的泵浦光自由照射装在冷却玻璃水套之内的固体激光介质30上，在冷却玻璃水套20外镀反射膜100，将未被吸收的泵浦光部分反射回激光介质30被二次吸收，采用这种方式的如华中科技大学申请的实用新型专利第ZL03235546.7号。
上述方案有如下缺点1.尽管采用多个激光二极管列阵(泵浦源)，但光强在激光棒横截面内的分布依然不很均匀，受泵浦光直接照射的激光介质部分的光强明显要比其它部分强；2.按图1的结构布置，未被吸收的泵浦光中只能有部分经反射重新进入玻璃冷却水套20中被激光介质30吸收，泵浦光反射后的二次吸收率不高，导致泵浦光耦合效率低，光-光转换效率降低，另外所镀反射膜的反射率不可能达到100％，部分泵浦光也会因透射而损失，从而进一步降低了光-光转换效率；3.为最大限度保证泵浦光的二次吸收，玻璃冷却水套20上的反射膜100需要镀得很宽，相应的泵浦光入射窗口一般都很窄，这就对装配提出了很高的要求，而且对后续的维修工作造成困难。
实用新型内容本实用新型所欲解决的技术问题是提供一种光强分布均匀、转换效率更高、同时降低了镀膜和装配要求，更适于生产、维修的半导体激光对心注入侧面泵浦腔体。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是半导体激光对心注入侧面泵浦腔体，由激光介质、左端板、右端板、底板、外罩组成的泵浦腔，泵浦腔内装设泵浦源、玻璃冷却水套，在玻璃冷却水套上于泵浦源的发光面相对侧壁上有反射膜，泵浦源的发光面与玻璃冷却水套上对应的反射膜面相对由激光介质、玻璃冷却水套和冷却水组成的光学系统是相互共轭的；在玻璃冷却水套外设有可对泵浦光进行漫反射的漫反射腔。
本实用新型所达到的技术效果是通过合理的光路设计，保证激光二极管列阵发光面与玻璃冷却水套上对应的反射膜面相对由激光介质、玻璃冷却水套和冷却水组成的光学系统是相互共轭的，从而使泵浦光形成自恰，降低了激光介质横截面内因泵浦光直接照射部分与二次吸收部分的光强梯度，同时提高了泵浦光耦合效率(主要是提高了泵浦光反射后的二次吸收率)。另外，由于采用了漫反射腔体，反射膜面的宽度可以相对较窄，给泵浦光入射窗口留有更宽的空间，这就降低了镀膜要求和装配难度，经反射而未被吸收的泵浦光和经透射而逸出玻璃冷却水套的泵浦光经漫反射腔的漫反射，再次进入玻璃冷却水套被激光介质吸收，既达到了最大限度的利用泵浦光，提高转换效率的作用，也使激光介质内横截面光强分布更均匀。
图1是现有技术激光二极管列阵侧面泵浦腔体的原理示意图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图3是本实用新型的原理示意图。
图4是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用3mm×67mmNd:YAG棒进行激光实验时，固体激光输出结果。
图5是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用3mm×67mmNd:YAG棒进行激光实验时，Nd:YAG棒上808nm光强分布测量结果。
图6是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用2mm×67mmNd:YAG棒进行激光实验时，固体激光输出结果。
图7是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用2mm×67mmNd:YAG棒进行激光实验时，Nd:YAG棒上808nm光强分布测量结果。
图中序号如下激光二极管列阵1、玻璃冷却水套2、激光介质3、漫反射腔4、左端板5、底板6、右端板7、O形橡胶密封圈8、外罩9、反射膜面10、激光二极管列阵1(11、12、13)
具体实施方式
如图2、图3所示，本实用新型半导体激光对心注入侧面泵浦腔体由左端板5、右端板7、底板6、外罩9组成一封闭的腔体。在左端板5和右端板7上，以激光介质3为中心，在其同心圆上均布激光二极管列阵1，本实用新型较佳实施方式采用三个激光二极管11、12、13环绕激光介质3排布，具体实施时也可以采用一个、两个或三个以上激光二极管。激光二极管列阵11、12、13的发光面正对玻璃冷却水套2，在玻璃冷却水套2上与激光二极管列阵11、12、13的发光面正对的一侧的外壁镀有反射膜10，在几块反射膜10之间(沿玻璃冷却水套2轴线方向)留有泵浦光入射窗口14。激光二极管列阵1的发光面相对于激光介质3的位置是根据玻璃冷却水套2的内外径大小、激光介质3的直径大小等确定，以保证激光二极管列阵1的发光面与玻璃冷却水套2上对应的反射膜面10相对由激光介质3、玻璃冷却水套2和冷却水组成的光学系统是相互共轭的。在玻璃冷却水套2外壁再套有一具有高反射率的漫反射腔4，漫反射腔4采用氧化铝陶瓷材料或多种掺杂的烧结陶瓷、聚四氟乙烯、氧化镁粉、硫酸钡粉等材料制作。漫反射腔4沿其轴线开有直槽15，直槽15位置与玻璃冷却水套2上的入射窗口位置相对应，因漫反射腔4上的直槽15的位置和宽度可通过制造工艺精确控制，在保证泵浦光完全入射的情况下，可尽量减小直槽15的宽度，从而减少了泵浦光逸出，同时降低了对镀膜和装配的要求，满足了批量生产的要求。从激光二极管列阵1发出的泵浦光通过入射窗口14进入玻璃冷却水套2，照射在激光介质3上，部分泵浦光被吸收，未被吸收的泵浦光穿过激光介质3后经反射膜10反射，再反射到激光介质3上，被二次吸收，部分未被吸收泵浦光和由反射膜10透射出的泵浦光经漫反射腔4的漫反射，再次进入玻璃冷却水套2被激光介质3吸收，最终绝大部分泵浦光被激光介质3吸收。本实用新型漫反射腔4的采用减少了泵浦光的损耗，提高了转换效率，也使激光介质3内横截面光照更均匀，同时降低了镀膜和装配的难度。整个泵浦腔体中，激光二极管列阵1、玻璃冷却水套2、激光介质3均采用O形橡胶密封圈8进行密封，结构可靠且成本低。
图2中整个泵浦腔体由三个激光二极管11、12、13列阵组成，也可由一个、两个或三个以上激光二极管列阵组成。二极管的数量决定了图3中玻璃冷却水套2外壁入射窗口14及反射膜10数量。本实用新型的激光介质3可以为Nd:YAG、Nd:YVO4、Nd:YLF、Yb:YAG、Nd:glass、Er:YAG、Nd:陶瓷或其它固体激光材料；其泵浦方式可为连续或脉冲泵浦；其冷却方式采用微通道去离子水冷却或不用微通道，使用普通纯净水冷却。
本实用新型的核心是玻璃冷却水套2外套有一漫反射腔4以及激光二极管列阵1发光面与玻璃冷却水套2上对应的反射膜面10相对由激光介质3、玻璃冷却水套2和冷却水组成的光学系统是相互共轭的，从而使泵浦光形成自恰，降低了激光介质横截面内因泵浦光直接照射部分与二次吸收部分的光强梯度，同时提高了泵浦光耦合效率(主要是提高了泵浦光反射后的二次吸收率)。另外，由于采用了漫反射腔体，反射膜面的宽度可以相对较窄，给泵浦光入射窗口留有更宽的空间，这就降低了镀膜要求和装配难度，经反射而未被吸收的泵浦光和经透射而逸出玻璃冷却水套的泵浦光经漫反射腔的漫反射，再次进入玻璃冷却水套被激光介质吸收，既达到了最大限度的利用泵浦光，提高转换效率的作用，也使激光介质内横截面光强分布更均匀。
本实用新型可以提高光转换效率，在图4、图5、图6、图7的实险结果中也可以看出图4是本实用新型用三个线阵巴条对心泵浦，并采用3mm×67mmNd:YAG棒进行激光实验时，固体激光输出结果；图5是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用3mm×67mm Nd:YAG棒进行激光实验时，Nd:YAG棒上808nm光强分布测量结果；图6是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用2mm×67mm Nd:YAG棒进行激光实验时，固体激光输出结果；图7是本实用新型采用三个线阵巴条对心泵浦，采用2mm×67mm Nd:YAG棒进行激光实验时，Nd:YAG棒上808nm光强分布测量结果。
权利要求1.一种半导体激光对心注入侧面泵浦腔体，包括由左端板、右端板、底板、外罩组成的泵浦腔，泵浦腔内装设泵浦源、激光介质、玻璃冷却水套，其特征在于在玻璃冷却水套上于泵浦源的发光面相对侧壁上有反射膜，泵浦源的发光面与玻璃冷却水套上对应的反射膜面相对由激光介质、玻璃冷却水套和冷却水组成的光学系统是相互共轭的；在玻璃冷却水套外设有可对泵浦光进行漫反射的漫反射腔。
2.根据权利要求1所述的半导体激光对心注入侧面泵浦腔体，其特征在于所述漫反射腔采用的制作材料为氧化铝陶瓷材料或多种掺杂的烧结陶瓷、聚四氟乙烯、氧化镁粉、硫酸钡粉。
3.根据权利要求1所述的半导体激光对心注入侧面泵浦腔体，其特征在于所述泵浦源采用单个或多个激光二极管列阵，环绕激光介质均匀排布。
4.根据权利要求1所述的半导体激光对心注入侧面泵浦腔体，其特征在于泵浦源的泵浦方式为连续或脉冲泵浦。
专利摘要本实用新型公开一种半导体激光对心注入侧面泵浦腔体，包括由左端板、右端板、底板、外罩组成的泵浦腔，泵浦腔内装设泵浦源、激光介质、玻璃冷却水套，在玻璃冷却水套上于泵浦源的发光面相对侧壁上有反射膜，泵浦源的发光面与玻璃冷却水套上对应的反射膜面相对由激光介质、玻璃冷却水套和冷却水组成的光学系统是相互共轭的；在玻璃冷却水套外设有可对泵浦光进行漫反射的漫反射腔。本实用新型泵浦光的光强分布均匀、转换效率更高、泵浦腔体则易于生产和维修。
文档编号H01S3/08GK2904400SQ20052006617
公开日2007年5月23日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者高云峰, 肖岗, 蒲罡, 杨延青, 陈健飞 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司