一种高功率级联式LD侧面泵浦激光模块及装配方法

本发明涉及激光，具体涉及一种高功率级联式ld侧面泵浦激光模块及装配方法。

背景技术：

1、全固态激光器是指以半导体激光器作为泵浦源，以固体激光材料作为增益介质的激光产生装置，其具有结构紧凑、高稳定性、高功率、高光电转换效率、高光束质量、寿命长等优点，高功率全固态激光器在军事、医学、材料加工等领域都具有重要的地位。在高功率固态激光器领域中，通常采用环绕型侧面多向水平泵浦或者端面泵浦的方式，ld泵浦源和激光晶体需要分别冷却。但这种激光装置结构复杂，输出功率有限、小型化困难，无法应用于紧凑型高功率全固态激光器中。

2、本发明设计了一种高功率级联式ld侧面泵浦激光模块及装配方法，装置结构简单紧凑，能够实现对直径为100μm至1000μm微尺寸激光晶体的精准装配。泵浦源采用脉冲方式，可以获得超高增益输出，实现对微尺寸激光束的放大。并且激光晶体和ld模块的数量可根据实际需求进行配置，具有可拓展性强的优点。

3、cn113937608a，一种集成式半导体激光器侧面泵浦模块，属于固体激光技术领域。该模块由基座、半导体激光器、增益介质、固定胶、导线、陶瓷绝缘导热垫、金属导热薄片、锁紧螺丝、t型绝缘帽、正电极、负电极等元器件构成。所述半导体激光器位于基座的上部，其发出的泵浦光通过狭缝被增益介质吸收；半导体激光器相互之间通过导线连接，将两个半导体激光器作为一组泵浦单元，通过选择多组泵浦单元进行侧向交错泵浦；基座与半导体激光器之间有陶瓷绝缘导热垫进行绝缘处理，陶瓷绝缘导热垫的两侧表面分别贴敷金属导热薄片；本发明与传统的三向环形侧泵模块相比，其能够容纳的半导体激光器数量更多、结构更紧凑、输出激光功率更高、线偏振激光输出。

4、1、该专利主要是提出了侧面泵浦模块和半导体激光器的装配。

5、本发明主要是实现微尺寸激光晶体的精准装配。

6、2、晶体棒装配方法不同：上述专利的晶体棒装配方式为从泵浦模块的侧面将晶体棒插入圆形槽中使用pdms胶固定，在横向插入过程中或者高功率泵浦条件下会导致晶体棒表面的磨损和晶体棒的断裂，这种装配方式不适用于尺寸较小的激光晶体。

7、本发明设计了激光晶体的装配方法，采用的是压合方式，在压合表面设计了新颖的定位卡槽，卡槽对齐后圆柱型槽的边缘自动对齐，在压合表面附着一层铟箔增强传热能力。该侧面泵浦模块的激光晶体的直径尺寸可以为100μm-1000μm，这种装配方法可以有效避免晶体棒在装配过程中损坏。

8、3、本专利的侧面泵浦激光模块采用热传导的散热方式，将冷却模块置于高功率侧面泵浦模块下方，在接触表面附着一层铟箔，冷却模块内部采用水循坏的方式对模块产生的冗余热量进行消除。

9、4、该专利的侧泵模块的装配方法只适用于一根晶体棒的装配。

10、本发明的侧面泵浦激光模块的晶体棒可以是一根，也可以是多根级联，利用同一晶体棒装配槽，实现自动对准。

11、5、该专利的泵浦源工作方式为连续泵浦方式。

12、本发明的高功率侧面泵浦模块的泵浦工作方式可以为连续或者脉冲方式，获取超高增益输出，实现微尺寸激光束的放大。

技术实现思路

1、本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种高功率级联式ld侧面泵浦激光模块及装配方法。本发明的技术方案如下：

2、一种高功率级联式ld侧面泵浦激光模块，其包括：侧面泵浦模块基座(1)、ld(laser diode，半导体激光二极管)模块(2)、圆柱型固定槽(3)及冷却模块(4)，圆柱形固定槽(3)置于侧面泵浦模块基座(1)的上方，冷却模块(4)置于侧面泵浦基座(1)的下方，在冷却模块(4)与侧面泵浦基座(1)的接触面处附着一层铟箔以增强导热能力，其中所述侧面泵浦模块基座(1)用于固定ld模块(2)和激光晶体；所述ld模块(2)用于为激光晶体提供泵浦能量；所述圆柱型固定槽(3)用于固定高功率激光模块的增益介质；冷却模块(4)用于消除侧面泵浦模块基座(1)上ld模块(2)和激光晶体产生的冗余热量；所述侧面泵浦模块基座(1)上设置有若干个用于固定ld模块(2)的孔位；圆柱型固定槽(3)将增益介质固定于圆柱形槽中，增益介质通过泵浦源提供的能量激发出荧光；冷却模块(4)采用热传导的方式对侧面泵浦激光模块进行散热。

3、进一步的，所述侧面泵浦模块基座(1)将ld模块(2)和圆柱型固定槽(3)固定在激光模块上。

4、进一步的，所述ld模块(2)横向分布在激光晶体狭缝一侧对其进行能量激励，采用一个或者多个ld模块(2)交替分布在激光晶体两侧的排列方式；放置在圆柱形固定槽(3)中的激光晶体采用一根或多根级联的形式，圆柱形固定槽(3)设计的定位卡槽将多根晶体棒固定在同一直线位置处，实现多根激光晶体的级联。

5、进一步的，所述激光模块采用侧面泵浦的泵浦方式；增益介质根据需求采用nd:yag晶体、nd:yvo4晶体、nd:kgw晶体和nd:ylf晶体在内的各种激光晶体；泵浦源的工作方式为连续或脉冲方式。

6、进一步的，所述圆柱型固定槽(3)采用压合式设计，在压合表面设计三个定位卡槽，装配时用铟箔包裹除狭缝位置处的激光晶体表面放入圆形槽中，对准上下表面的限位卡槽后实现圆柱形固定槽(3)边缘精准对齐，在压合面附着一层铟箔并用六角螺钉将其固定。

7、进一步的，所述激光晶体的直径尺寸为100μm-1000μm。

8、进一步的，所述冷却模块(4)上方贴有铟箔，用于增强其接触表面的导热能力。将其置于ld侧面泵浦激光模块的下方，采用热传导的方式，通过冷却模块(4)内部冷却水的不断循环将激光模块中的冗余热量消除。

9、一种基于任一项所述激光模块的装配方法，其包括以下步骤：

10、s1：在侧面泵浦模块基座(1)中绘制出ld模块(2)的固定孔位和圆柱型固定槽(3)，采用压合式设计，在压合面处设计固定孔位和限定横纵方向的三个定位卡槽使得圆柱形槽边缘自动对齐；

11、s2：将ld模块(2)使用螺钉固定于侧面泵浦模块基座的孔位处，采用横向级联式交叉排列的方式分布在圆柱型固定槽(3)狭缝一侧；将表面包裹铟箔的激光晶体放入圆柱型固定槽(3)中，装配时在压合表面附着铟箔，将定位卡槽对齐后用六角螺钉固定，使得上下接触面紧密贴合；

12、s3：ld模块(3)提供的泵浦光通过圆柱型固定槽(3)一侧的狭缝进入到圆形槽内，在内部多次反射穿过增益介质，使其发出荧光；

13、s4：将冷却模块(4)置于侧面泵浦模块基座(1)的下方，在接触面处附着铟箔，利用热传导方式消除ld模块(2)和激光晶体产生的冗余热量；

14、s5：泵浦源的工作模式采用连续泵浦或者脉冲泵浦的方式，通过设计的高功率级联式侧面泵浦激光模块获取超高增益输出，实现微尺寸激光束的放大。本发明的优点及有益效果如下：

15、本发明为一种高功率级联式ld侧面泵浦激光模块及装配方法，首先设计了侧面泵浦模块基座，通过级联的方式将ld模块横向交叉分布，采用侧面泵浦为增益介质提供泵浦能量，ld模块工作方式可以为连续或者脉冲方式。利用设计的激光模块可以获得模块的高功率激光输出，实现微尺寸激光束的放大。其次在模块基座中设计了新型圆柱形固定槽，采用压合方式固定激光晶体，利用三个定位卡槽精准对齐圆柱型槽边缘位置，可以实现直径在100μm-1000μm范围的一根或者多根微尺寸激光晶体级联的装配。模块设计单独的冷却模块，采用热传导的方式消除模块产生的冗余热量。本发明装置结构紧凑，装配方法简单。

16、本发明为一种高功率级联式ld侧面泵浦模块及装配方法，在侧面模块基座上采用压合式结构设计了圆柱形固定槽，并且在压合面处设计三个倒角凹凸槽的限位卡槽，当上下压合面通过卡槽限定后，圆柱形槽的边缘位置自动对齐，这种装配方式可以实现直径为100μm-1000μm的一根或者多根级联方式的微尺寸晶体棒的精准装配，装配方法简单，可以有效避免晶体棒在装配过程中损坏。本发明装置结构紧凑，冷却模块放置于模块下方采用热传导方式实现模块的散热，模块的泵浦工作方式可以为连续或者脉冲方式，利用本装置可以获得高功率激光输出，实现微尺寸激光束的放大。