专利名称：高综合性能激光晶体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及固体激光技术领域。
背景技术：
掺钕、钇石榴石系列激光晶体具有优良的激光及物理化学性质，是目前 应用最为广泛的固体激光增益介质。由于该类晶体的量子效率小，非辐射跃迁 产生的大量热量在增益介质中进行传播时，会产生热透镜效应，从而降低激光
效率及激光光束质量；特别在高平均功率固体激光器中表现更突出。
为了弥补或减少这种热效应，1998年R.. Weber等人提出在Nd:YAG激光棒两端 热键合纯YAG晶体的复合结构；2002年D. Ehrentraut等人报道了用改进的提拉法 在纯的YAG管内部生长Yb掺杂的YAG(Journal of Crystal Growth第242期，2002 年第375页)；2003年徐军等人提出电阻加热外延生长复合YAG/Nd: YAG/YAG，纯 YAG晶体不吸收泵浦光或振荡光，可以有效冷却增益介质，减少热效应和热透镜 效应；然而，采用上述现有技术复合激光材料，有明显的缺点(1)通过热键 合而成的复合激光材料，由于纯晶体与掺杂晶体间存在明显的分界，光损耗大； 如长时间运转，键合面处易变形，反而会降低激光输出和激光的光束质量；技 术重复性较低，产品生产周期长、成本高；(2)采用改进提拉法、电阻加热外 延生长法等生长的复合晶体，晶体质量差，存在大量气泡和包裹物等缺陷，重 复性低，至今未在器件中获得实际应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高综合性能激光晶体，它很好地解决了 高平均功率(KW级以上)固体激光器中激光晶体的散热问题；同时改善了激光 光束质量，提高了效率；且结构简单、制作成本低，适合批量生产的高综合性 能激光晶体。
本实用新型的技术方案是 一种高综合性能激光晶体，包括棒状激光晶体， 棒状激光晶体两端圆柱表面设有高导热率散热物质的涂敷层，该涂敷层自端 面起的轴向长度为5 10mm，涂敷层厚度为0.01 0.2mm，棒状激光晶体上非涂 敷的部分圆柱表面呈螺纹或均匀分布的环形结构，其中，螺纹或环形结构间距
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°咖￡ .0 S0 .0 ^盈凝'咖0 .S S '0 g Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任意一种基质的棒状激光晶体1，棒状 激光晶体1两端圆柱表面设有高导热率散热物质的涂敷层2，该涂敷层2的 自端面起的轴向长度L为5 10ram，涂敷层2厚度H为0. 01 0. 2mm，棒状激光 晶体上非涂敷的部分圆柱表面呈环形结构，其中，环形结构间距1为0. 2 3. Oram， 深度h为0. 05 0. 3mm。本实施例的高导热率散热物质采用铜。 实施例3
一种高综合性能激光晶体，包括含有Nd:YAG、 (Nd， Ce):YAG、 (Nd， Ce，Tb):YAG 、 (Cr, Tm， Ho): YAG、 (Tm，Ho):YAG 、 Ho:YAG 、 Er:YAG 、 Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任意一种基质的棒状激光晶体1，棒状激光晶体1 两端圆柱表面设有高导热率散热物质的涂敷层2，该涂敷层2的自端面起的 轴向长度L为10mm，涂敷层2厚度H为0. 2咖，棒状激光晶体上非涂敷的部分 圆柱表面呈螺纹结构，其中，螺纹间距l为3.0mm，深度h为0.3mm，本实施例的 高导热率散热物质采用银。本实施例的高综合性能激光晶体结构同
图1、图2 所示。 实施例4
一种高综合性能激光晶体，包括含有NNd:YAG、 (Nd， Ce) :YAG、 (Nd， Ce，Tb):YAG 、 (Cr, Tm， Ho) :YAG、 (Tm，Ho):YAG 、 Ho:YAG 、 Er:YAG 、 Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任意一种基质的棒状激光晶体1 ，棒状激光晶体1 两端圆柱表面设有高导热率散热物质的涂敷层2,该涂敷层2的自端面起的 轴向长度L为5mm，涂敷层2厚度H为0. Olram，棒状激光晶体上非涂敷的部分 圆柱表面呈环形结构，其中，环形结构间距1为0. 2mm，深度h为0.05im，本实 施例的高导热率散热物质采用金刚石。本实施例的高综合性能激光晶体结构同 图3、图4所示。
需要说明的是虽然上述实施例已经详细描述了本实用新型的结构，但本 实用新型并不限于上述实施例，凡是本领域技术人员从上述实施例中不经过创 造性劳动就可以想到的替换结构，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种高综合性能激光晶体，包括棒状激光晶体(1)，其特征在于棒状激光晶体(1)两端圆柱表面设有高导热率散热物质的涂敷层(2)，该涂敷层(2)白端面起的轴向长度为5～10mm，涂敷层(2)厚度为0.01～0.2mm，棒状激光晶体上非涂敷的部分圆柱表面呈螺纹或均匀分布的环形结构，其中，螺纹或环形结构间距为0.2～3.0mm，深度为0.05～0.3mm。
2、 根据权利要求1所述的高综合性能激光晶体，其特征在于所述棒状激光晶 体(1)包含Nd:YAG、 (Nd， Ce) :YAG、 (Nd， Ce，Tb):YAG 、 (Cr， Tm， Ho) :YAG、 (Tm，Ho):YAG 、 Ho:YAG 、 Er:YAG 、 Yb:YAG、 Nd:GGG、 Yb:GGG、 Nd:YAP中的任 意一种基质。
3、 根据权利要求1或2所述的高综合性能激光晶体，其特征在于所述高导热 率散热物质为金、银、铜或金刚石。
专利摘要本实用新型公开了一种高综合性能激光晶体，属于固体激光技术领域，包括棒状激光晶体，该棒状激光晶体两端圆柱表面设有高导热率散热物质的涂敷层，棒状激光晶体上非涂敷的部分圆柱表面呈螺纹或均匀分布的环形结构；本实用新型克服了水冷却中的湍流，并解决了未经水冷却部分的冷却问题，同时增加了激光晶体的表面积，因此大大改善了激光晶体的散热，提高了泵浦的均匀性和光束质量；经试验，在同等条件下，采用本实用新型高综合性能激光晶体的激光输出功率提高约15％，热性能改善20％以上，实现了高密度均匀泵浦无损伤。
文档编号H01S3/16GK201194309SQ200820063020
公开日2009年2月11日 申请日期2008年4月17日 优先权日2008年4月17日
发明者刘玉清, 周世斌, 彭钦军, 汤海涛 申请人:成都东骏激光有限责任公司