一种碟片增益介质结构的激光器组件

本发明涉及一种固体激光器，尤其涉及一种碟片增益介质结构的激光器组件。

背景技术：

1、固体激光器的主要构型有棒状激光器、板条激光器、碟片激光器和光纤激光器，其中碟片激光器具有较大的增益介质截面/厚度比，在高功率负载时能够保持优异的光束质量，能够兼顾承受高的峰值功率和高平均功率，在高亮度连续激光器和高峰值功率超短脉冲激光领域得到了广泛的应用。

2、碟片激光器发源可以追溯到上世纪七十年代，借助其大口径和较大的散热面积，具备大能量输出的潜力。

3、目前，碟片激光器主要有两种技术方案，其一是多程泵浦碟片激光技术，其二是侧边泵浦碟片激光技术。

4、多程泵浦碟片激光器通过复杂的泵浦光路设计使泵浦光多次穿越泵浦增益介质，实现高效率泵浦。由于泵浦结构复杂，需要精确的装调技术。这种复杂泵浦结构也影响激光器的鲁棒性，其抗冲击振动性能一般。

5、现有技术中，侧边泵浦碟片激光技术，包括：

6、波音公司的j.vetrovec在2002年提出两种紧凑有源镜激光器结构，通过侧边泵浦厚度1～3mm的碟片，可以利用简单的结构实现高效泵浦。该团队2012年发展了不同材料(yb:glass、yb:c-yag和复合陶瓷sm/nd:yag)的侧边泵浦碟片，进行了性能测试，并认为该结构适合于数千瓦的高功率或者是～j级高能量脉冲兼衍射极限光束质量等激光系统。

7、上述的侧边泵浦碟片激光器在简化泵浦光光路、抑制ase等方面的贡献工作给技术人员提供了一些新的思路。不过，这类侧边泵浦激光器也有明显的不足，首先是受限泵浦结构，侧边能够排布的激光二极管数量有限，泵浦功率有限；其次，泵浦二极管的排布需要独立设计，封装复杂、维护困难。这些不足之处限制了侧边泵浦碟片的应用与发展，尤其是在对成本和维护苛刻的工业领域。

8、针对现有技术中传统多程泵浦碟片激光器中泵浦结构复杂、装调困难，维护成本高及侧边泵浦碟片激光器中二极管数量有限、泵浦功率受限等问题，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种碟片增益介质结构的激光器组件，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的碟片增益介质结构的激光器组件，该组件构成激光振荡器或激光放大器：

4、所述激光振荡器包括依次布置的光纤耦合输出半导体激光器1、透镜3、锥形镜4、透镜5、圆形碟片7、输出耦合镜8，所述圆形碟片7的侧边设有一圈锥面；

5、所述光纤耦合输出半导体激光器1发出的泵浦光2经透镜3准直后，通过锥形镜4变换为环形光束，经透镜5聚焦，产生环形细光束，在圆形碟片7的底面入射，经圆形碟片7的侧边锥面反射后沿圆形碟片7半径向中心传输，实现吸收泵浦；所述激光放大器包括光纤耦合输出半导体激光器1、透镜3、锥形镜4、透镜5、圆形碟片7，所述圆形碟片7的侧边设有一圈锥面；

6、激光放大器中注入激光12，激光12与圆形碟片7下表面成一定角度，激光12通过碟片下表面反射后实现功率放大。

7、与现有技术相比，本发明所提供的碟片增益介质结构的激光器组件，采用简单的锥形镜变换技术将光纤耦合输出激光变换为环形激光，经近90°折转后沿圆形碟片侧边泵浦，具有泵浦结构简单、调试维护方便等优点。

技术特征：

1.一种碟片增益介质结构的激光器组件，其特征在于，该组件构成激光振荡器或激光放大器：

2.根据权利要求1所述的碟片增益介质结构的激光器组件，其特征在于，所述圆形碟片(7)的底面镀有激光高反射膜，该高反射膜与输出耦合镜(8)共同组成一对腔镜，激光通过这一对腔镜在泵浦作用下形成振荡，并输出激光(9)。

3.根据权利要求2所述的碟片增益介质结构的激光器组件，其特征在于，所述圆形碟片(7)的底面设有衬底(6)，衬底(6)为圆形碟片(7)的支撑或热沉；或，不设衬底(6)。

4.根据权利要求3所述的碟片增益介质结构的激光器组件，其特征在于，所述圆形碟片(7)的直径为5mm～50mm。

5.根据权利要求4所述的碟片增益介质结构的激光器组件，其特征在于，所述圆形碟片(7)和衬底(6)为以下任一种结构：

6.根据权利要求5所述的碟片增益介质结构的激光器组件，其特征在于，所述圆形碟片(7)底面的激光高反射膜与输出耦合镜(8)组成的激光振荡腔包括以下任一种结构：

技术总结
本发明公开了一种碟片增益介质结构的激光器组件，包括依次布置的光纤耦合输出半导体激光器、透镜、锥形镜、透镜、圆形碟片、输出耦合镜，圆形碟片的侧边设有一圈锥面；光纤耦合输出半导体激光器发出的泵浦光经透镜准直后，通过锥形镜变换为环形光束，经透镜聚焦，产生环形细光束，在圆形碟片的底面入射，经圆形碟片的侧边锥面反射后沿圆形碟片半径向中心传输，实现吸收泵浦。圆形碟片的底面镀有激光高反射膜，该高反射膜与输出耦合镜共同组成一对腔镜，激光通过这一对腔镜在泵浦作用下形成振荡，并输出激光。采用简单的锥形镜变换技术将光纤耦合输出激光变换为环形激光，经近90°折转后沿圆形碟片侧边泵浦，具有泵浦结构简单、调试维护方便等优点。

技术研发人员：陈艳中,雷泽成,瞿顺冬,郭学文,樊仲维
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14