一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器的制作方法

本发明属于激光器，尤其涉及一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器。

背景技术：

1、光泵浦半导体薄片激光器(optical pumped semiconductor disk laser，opsdl)具备半导体激光器和固体薄片激光器各自的优点。一方面，具有半导体激光器波长范围大的优点，可产生从可见光到近红外光波段范围的激光，且光谱范围宽，有利于波长选择，对泵浦光有较宽的吸收带宽，对泵浦波长的漂移不敏感。另一方面，具有固体激光器光束质量好的优点，可以获得近衍射极限的基横模。

2、目前，现有的光泵浦半导体激光器为提高输出功率，已有方法是将多个增益介质置于谐振腔内，通过多个泵浦源分别泵浦每个增益介质以提高激光输出功率。半导体薄片增益介质模块其制作结构可分为有dbr结构和无dbr结构(dbr-free)。有dbr结构的半导体薄片激光器其优点为可利用dbr作为谐振腔的腔镜且利用dbr控制增益谱线范围，但由于dbr热阻较大，难以通过在单个增益介质上进行多点泵浦提高激光功率。而多个增益介质会导致激光器结构复杂，体积增加以及成本增加(united statespatent，pn：us2006/0251141a1)。无dbr结构的半导体激光器为可在薄片增益介质两面进行冷却，已有方法是将多个增益介质以固定角度依次排列于导热介质中，用多个泵浦源分别泵浦每个薄片增益介质，激光从多增益介质共面方向出射。但这种多层增益介质结构导致制作工艺难度高，成本增加(united states patent，pn：5131002，external cavity semiconductor lasersystem)。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有的光泵浦固体薄片激光器难以通过在单个增益介质上进行多点泵浦提高激光功率，而多个增益介质会导致激光器结构复杂，体积增加以及成本增加而提出的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，包括阵列泵浦光源、成像透镜和半导体薄片增益介质模块，所述半导体薄片增益介质模块两端设置有金属热沉，所述阵列泵浦光源发射激光经过所述成像透镜并投射在所述半导体薄片增益介质模块，泵浦激光通过激发所述半导体薄片增益介质模块的若干个不同位置，在同一谐振腔内获得若干次增益，最后通过激光腔镜共同输出。

3、作为上述技术方案的进一步描述：

4、所述阵列泵浦光源为半导体二极管阵列激光光源或阵列光纤输出激光光源。

5、作为上述技术方案的进一步描述：

6、所述激光腔镜包括第一激光腔镜、第二激光腔镜和第三激光腔镜，所述第一激光腔镜镀有激光高反膜，所述第二激光腔镜镀有激光高反膜和倍频光增透膜，所述第三激光腔镜镀有激光和倍频光高反膜，所述第二激光腔镜和第三激光腔镜的分支内设置有选频器件和非线性晶体。

7、作为上述技术方案的进一步描述：

8、所述半导体薄片增益介质模块上设置有焊接区域，所述焊接区域设置有金属薄层，所述金属薄层与所述金属热沉焊接。

9、作为上述技术方案的进一步描述：

10、所述半导体薄片增益介质模块包括半导体增益介质薄片和两侧导热介质，所述半导体增益介质薄片包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为i ngaas材料制作，量子阱势垒层为gaas材料制作。

11、作为上述技术方案的进一步描述：

12、所述半导体薄片增益介质模块上设置有s1面和s2面，所述阵列泵浦光源的泵浦点为2个时，所述s1面镀有激光高反膜，所述s2面镀有激光增透膜。

13、作为上述技术方案的进一步描述：

14、所述阵列泵浦光源的泵浦点大于2个时，所述s1面和所述s2面在其对应区域分别镀有高反和增透膜。

15、作为上述技术方案的进一步描述：

16、所述成像透镜为平凸球面透镜。

17、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

18、1、本发明中，半导体薄片增益介质模块采用无dbr结构，采用双面热导率高的导热介质对增益介质冷却，导热介质外侧相应位置镀金属薄层用于与金属热沉焊接，将热量导出，提高了对半导体增益薄片的导热效率，从而提高了光泵浦半导体薄片的转换效率。

19、2、本发明中，增益介质两面导热介质外侧一部分对应面积上分别镀有激光高反膜和泵浦光增透膜，采用多点阵列泵浦单个薄片半导体增益介质，提高增益介质的利用效率，提高激光输出功率，可以实现泵浦光的最大能量输入和特定波长激光的最大能量输出。

20、3、本发明中，能够将无dbr结构优越的热传导优势和多点阵列泵浦单个半导体薄片设计相结合，在大幅提高激光器的输出功率的同时，使激光器结构简单紧凑，具有成本优势。

技术特征：

1.一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，包括阵列泵浦光源(1)、成像透镜(2)和半导体薄片增益介质模块(3)，所述半导体薄片增益介质模块(3)两端设置有金属热沉(4)，所述阵列泵浦光源(1)发射激光经过所述成像透镜(2)并投射在所述半导体薄片增益介质模块(3)，泵浦激光通过激发所述半导体薄片增益介质模块(3)的若干个不同位置，在同一谐振腔内获得若干次增益，最后通过激光腔镜(5)共同输出。

2.根据权利要求1所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述阵列泵浦光源(1)为半导体二极管阵列激光光源或阵列光纤输出激光光源。

3.根据权利要求2所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述激光腔镜(5)包括第一激光腔镜(51)、第二激光腔镜(52)和第三激光腔镜(53)，所述第一激光腔镜(51)镀有激光高反膜，所述第二激光腔镜(52)镀有激光高反膜和倍频光增透膜，所述第三激光腔镜(53)镀有激光和倍频光高反膜，所述第二激光腔镜(52)和第三激光腔镜(53)的分支内设置有选频器件(10)和非线性晶体(9)。

4.根据权利要求1所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述半导体薄片增益介质模块(3)上设置有焊接区域(6)，所述焊接区域(6)设置有金属薄层，所述金属薄层与所述金属热沉(4)焊接。

5.根据权利要求1所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述半导体薄片增益介质模块(3)包括半导体增益介质薄片和两侧导热介质，所述半导体增益介质薄片包括半导体量子阱层和量子阱势垒层，半导体量子阱层为lngaas材料制作，量子阱势垒层为gaas材料制作。

6.根据权利要求2所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述半导体薄片增益介质模块(3)上设置有s1面(7)和s2面(8)，所述阵列泵浦光源(1)的泵浦点为2个时，所述s1面(7)镀有激光高反膜，所述s2面(8)镀有激光增透膜。

7.根据权利要求2所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述阵列泵浦光源(1)的泵浦点大于2个时，所述s1面(7)和所述s2面(8)在其对应区域分别镀有高反和增透膜。

8.根据权利要求1所述的一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，其特征在于，所述成像透镜(2)为平凸球面透镜。

技术总结
本发明公开了一种多点阵列泵浦半导体薄片激光器，包括阵列泵浦光源、成像透镜和半导体薄片增益介质模块，所述半导体薄片增益介质模块两端设置有金属热沉，所述阵列泵浦光源发射激光穿过所述成像透镜并投射在所述半导体薄片增益介质模块，泵浦激光经过所述半导体薄片增益介质模块的若干不同位置，在同一谐振腔内获得若干次增益，最后通过激光腔镜共同输出。本发明中半导体薄片增益介质模块采用无DBR结构，采用双面热导率高的导热介质对增益介质薄片冷却，导热介质外侧相应位置镀金属薄层用于与金属热沉焊接，将热量导出，同时采用多点阵列泵浦单个薄片半导体增益介质，提高增益介质的利用效率，提高激光输出功率。

技术研发人员：罗宁一,杨建明,黄日昌
受保护的技术使用者：维林光电（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17