本发明涉及一种大功率激光发生装置，特别是一种百瓦级2微米固体激光发生装置。
背景技术：
固体激光器的热效应问题是有史以来，限制激光器发展的重要瓶颈，特别是对于大功率激光器的发展起到了一定的制约作用，因此，激光器领域的科研工作者长久以来一直致力于为解决大功率激光器的散热问题不懈努力。现有的水冷、液氮冷却方式尽管能够在一定程度上降低激光晶体的热效应，但是，降热不均导致的晶体局部温差较大，热效应仍然明显，对于出光质量仍然具有较大影响。
目前，单掺ho激光器基本采用单晶体和单末端泵浦的结构，以达到结构紧凑、体积小巧的目的。但是，单末端泵浦方式降低了激光晶体对泵浦光吸收的均匀性，导致晶体内部热分布的不平衡，给激光器的高功率运转带来不良影响。再者，单个激光晶体所能承受的泵浦光功率有限，限制了更高泵浦功率的注入，导致单末端泵浦的固体激光器无法达到百瓦级2微米的激光输出。因此，对于这一类固体激光器的热效应问题的解决迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明为了解决现有单末端泵浦的激光器由于泵浦光吸收的均匀性低，导致单端泵浦的固体激光器无法达到百瓦级的激光输出，提出了新的固体激光装置的设计方案。
本发明提供的一种百瓦级2微米固体激光发生装置，包括：
第一光学系统，包括，第一激光发生装置1、第一隔离装置2、第一全反射镜3、第一激光晶体6、第二全反射镜7、第二隔离装置8、第二激光发生装置9、选模装置14、调整装置15、输出镜16；
其中，第一激光发生装置1发射的抽运光束经第一隔离装置2透射后入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3透射至第一激光晶体6，获得震荡光束，该震荡光束经第二全反射镜7反射回第一全反射镜3，经第一全反射镜3反射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出；
第二激光发生装置9发射的抽运光束经第二隔离装置8透射后入射至第二全反射镜7，经第二全反射镜7透射至第一激光晶体6，获得震荡光束，该震荡光束经第一全反射镜3反射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出；
第二光学系统，包括，第三激光发生装置5、第三隔离装置4、第一全反射镜3、第二激光晶体10、第三全反射镜11、第四隔离装置12、第四激光发生装置13、选模装置14、调整装置15、输出镜16；
其中，第三激光发生装置5发射的抽运光束经第三隔离装置4透射后入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3透射至第二激光晶体10，获得震荡光束，该震荡光束入射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出；
第四激光发生装置13发射的抽运光束经第四隔离装置12透射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11透射至第二激光晶体10，获得震荡光束，该震荡光束入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3反射至第二全反射镜7后又反射回第一全反射镜3，经第二激光晶体10透射后入射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出；
第一温控系统，包括：至少一个第一温度传感器，用于探测第一激光晶体温度；第一水冷装置，包括：紧密包裹第一激光晶体的第一热沉以及与所述第一热沉相连接的第一水泵系统21；
第二温控系统，包括：至少一个第二温度传感器，用于探测第二激光晶体温度；第二水冷装置，包括：紧密包裹第二激光晶体的第二热沉以及与所述第二热沉相连接的第二水泵系统20；
计算机控制系统19，所述第一温度传感器、第二温度传感器经过整流电路、放大电路、模数转换电路后，将温度信号输入计算机控制系统；所述计算机控制系统接收到所述温度信号后，与预先存储的神经模拟模型比较，根据比较结果，产生水泵控制信号，控制所述第一水泵系统21、第二水泵系统20的压力进而控制冷却水的流速。
进一步的，所述第一热沉、第二热沉为微通道热沉，微通道呈单通道蛇形设置或多通道并排设置。
进一步的，所述整流电路半波整流电路。
进一步的，所述“计算机控制系统接收到所述温度信号后，与预先存储的神经模拟模型比较，根据比较结果，产生水泵控制信号”包括：晶体温度值大于0℃小于10℃时，设定控制电压为40v；晶体温度值大于10℃小于45℃时，设定控制电压为52v；晶体温度值大于45℃小于60℃时，设定控制电压为69v。
进一步的，所述第一隔离装置、第二隔离装置、第三隔离装置和第四隔离装置为偏振片；所述调整装置为声光调q装置或电光调q装置；所述选模装置为厚度为0.15mm的f-p标准具。
进一步的，所述第一激光晶体和第二激光晶体均为单掺ho晶体，单掺ho晶体的的掺ho3+浓度为1.25at.％；掺ho晶体的曲率半径为-250mm，掺ho晶体的长度80mm。温控系统的控制由计算机完成，温度控制精度达到0.001℃。
本发明的有益效果：本发明为了获得百瓦级大功率固体激光装置，采用腔内双晶体以及双末端泵浦结构，并结合计算机精确温控系统，使得冷却系统能够根据晶体温度实时调整冷却水平，并结合独特的热沉结构设计，使的泵浦光吸收的均匀性同比提高50％以上，与现有单末端泵浦的激光器相比本发明所述激光发生装置输出功率水平在常温条件下达到百瓦级的2μm激光输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的室温条件下固体激光发生装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1所示，本发明提供的大功率固体激光装置包括两套交叉的光学系统，有部分元器件属于共用结构，例如第一全反射镜3，选模装置14、调整装置15、输出镜16等，具体的，本发明的固体激光装置包括：第一光学系统，包括，第一激光发生装置1、第一隔离装置2、第一全反射镜3、第一激光晶体6、第二全反射镜7、第二隔离装置8、第二激光发生装置9、选模装置14、调整装置15、输出镜16。
光路原理如下，第一激光发生装置1发射的抽运光束经第一隔离装置2透射后入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3透射至第一激光晶体6，获得震荡光束，该震荡光束经第二全反射镜7反射回第一全反射镜3，经第一全反射镜3反射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出。
第二激光发生装置9发射的抽运光束经第二隔离装置8透射后入射至第二全反射镜7，经第二全反射镜7透射至第一激光晶体6，获得震荡光束，该震荡光束经第一全反射镜3反射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出。
第二光学系统，包括，第三激光发生装置5、第三隔离装置4、第一全反射镜3、第二激光晶体10、第三全反射镜11、第四隔离装置12、第四激光发生装置13、选模装置14、调整装置15、输出镜16。
光路原理如下，第三激光发生装置5发射的抽运光束经第三隔离装置4透射后入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3透射至第二激光晶体10，获得震荡光束，该震荡光束入射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出。
第四激光发生装置13发射的抽运光束经第四隔离装置12透射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11透射至第二激光晶体10，获得震荡光束，该震荡光束入射至第一全反射镜3，经第一全反射镜3反射至第二全反射镜7后又反射回第一全反射镜3，经第二激光晶体10透射后入射至第三全反射镜11，经第三全反射镜11入射至选模装置14、调整装置15后经输出镜16输出。
第一温控系统，包括：至少一个第一温度传感器，用于探测第一激光晶体温度；第一水冷装置，包括：紧密包裹第一激光晶体的第一热沉以及与所述第一热沉相连接的第一水泵系统21；当然，该第一水冷却装置也可以为其他冷却装置，只要能够精确控制后实现密集型温度调整即可。
第二温控系统，包括：至少一个第二温度传感器，用于探测第二激光晶体温度；第二水冷装置，包括：紧密包裹第二激光晶体的第二热沉以及与所述第二热沉相连接的第二水泵系统20；
计算机控制系统19，所述第一温度传感器、第二温度传感器经过整流电路、放大电路、模数转换电路后，将温度信号输入计算机控制系统；所述计算机控制系统接收到所述温度信号后，与预先存储的神经模拟模型比较，根据比较结果，产生水泵控制信号，控制所述第一水泵系统21、第二水泵系统20的压力进而控制冷却水的流速。计算机控制系统分别单独控制第一、第二水泵系统，为的是能够使得两个激光晶体分别受热均匀，达到最大出光效果。
其中，如果采用水冷方式，所述第一热沉、第二热沉为微通道热沉，微通道呈单通道蛇形设置，例如热沉一端为入口，通道在热沉块内呈蛇型盘绕后从另一端复出，该结构制造简便，可以通过将通道采用粗细不等的设计达到控制水流速度的效果。或者，多通道并排设置，例如一端为入口后，分成并排的多个平行微通道，然后在另一端汇总后复出，或者各微通道在热沉两端均有出口，每一出口都与水管连接，这样更能实现精准控制，每一水流通道都可以经过计算机控制系统单独控制，这样，每一通道的水流速度便可以精准控制。
另外，上述整流电路为半波整流电路、全波整流电路或桥式整流电路任意一种。放大电路也可以采用任何一种能够将探测信号放大效果的电路。
关于上述比较控制过程，具体的包括：根据探测反馈信号生成不同的控制信号，通过神经模拟模型获得的理想控制效果可知，当晶体温度值大于0℃小于10℃时，设定控制电压为38-42v，优选40v；晶体温度值大于10℃小于45℃时，设定控制电压为48-55v，优选52v；晶体温度值大于45℃小于60℃时，设定控制电压为63-75v，优选69v。当晶体反馈温度大于60℃时，系统报警，人工进行晶体位置或其他部件检查。上述温控系统的控制通过计算机模拟精确完成，温度控制精度达到0.001℃。上述晶体温度与控制电压的关系，经过严格的模拟，并经过实验验证具有准确的吻合性。
其中，所述第一隔离装置、第二隔离装置、第三隔离装置和第四隔离装置为偏振片；所述调整装置为声光调q装置或电光调q装置；所述选模装置为厚度为0.15mm的f-p标准具。
其中，所述第一激光晶体和第二激光晶体均为单掺ho晶体，单掺ho晶体的的掺ho3+浓度为0.8-1.5％；掺ho晶体的曲率半径为-250mm，掺ho晶体的长度40-80mm。温控系统的控制由计算机完成，温度控制精度达到0.001℃。
其中，所述第一至第四激光发生装置最好同时起步，这样可以保证温控系统控制功率稳定进行，当然也可以稍加间隔后启动。
本实施方式选用单掺ho晶体作为激光增益介质，单掺ho晶体在1.9μm波段有强吸收峰，因此选用与ho晶体吸收峰相匹配的1.9μm激光作为单掺ho激光器的泵浦源，谐振腔结构为折叠腔，腔内折叠串联两块ho晶体，每个ho晶体都有两个1.9μm激光对其双末端泵浦采用腔内串联单掺ho晶体的结构，并对每块晶体进行双末端泵浦，大幅提高1.9μm激光的注入功率，改善晶体内部的热分布，从而实现高光束质量的高功率2μm激光输出。
当向掺ho晶体注入泵浦激光的公率为180w时，输出获得114w稳定的2μm激光输出，激光器光光转换效率达到63.5％。调q晶体重复频率为50khz时，获得平均功率为111w的脉冲输出激光，最大输出功率水平下的光束质量因子m2值约为1.9。
本发明为了获得百瓦级大功率固体激光装置，采用腔内双晶体以及双末端泵浦结构，并结合计算机精确温控系统，使得冷却系统能够根据晶体温度实时调整冷却水平，并结合独特的热沉结构设计，使的泵浦光吸收的均匀性同比提高50％以上，与现有单末端泵浦的激光器相比本发明所述激光发生装置输出功率水平在常温条件下达到百瓦级的2μm激光输出。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。