专利名称：用二极管激光器抽运的固体激光增益模块的制作方法
技术领域：
本发明是根据美国空军所提供的合同并在美国政府的支持之下完成的。因此美国政府在本发明中享有某些权利。
本发明有关固体激光器，更具体地说，有关用二极管激光器抽运的固体激光增益模块。
固体板块式激光增益模块由一壳体和一光学泵浦源组成，该壳体中有诸如钕钇铝石榴石(NdYAG)或铵玻璃的固体激光增益材料，该光学泵浦源用于抽运激光增益材料中的各种核素来产生粒子数反转。激光增益介质典型地具有矩形横截面的板块式结构，并包括有光学抛光过的主侧面和端面，以及垂直于主侧面的侧面。光学泵浦源典型地是能在较宽的光波长带上激发的闪光灯。
二极管激光器已被用来替代闪光灯来抽运固体激光器。二极管激光器比宽带闪光灯更能提供与激光增益介质的吸收峰值更接近的匹配。这一改善了的波长匹配性增加了固体激光增益模块的效率，并降低了具破坏性的热效应。
在典型的板块式固体激光增益模块中，由泵浦源发送的电磁辐射打到激光增益模块的主侧面上来抽运活性核素以产生粒子数反转。光波与受激原子的相互作用放大了光波。通常通过在主侧面上多次内部的“Z”字形反射使一束相干辐射光沿激光器介质的纵轴通过。这些内反射平均是激光增益介质中的热波动。每次当光束通过激光器介质以增加增益时，光束便被放大。
光泵浦在激光增益介质中产生大量的热并增加了介质的温度。已经有采用侧管道来向系统输送冷却水或提供热量的方法来控制激光增益介质侧面环境的温度。激光器介质的主侧面则通常采取让冷却剂流经整个主侧面来进行冷却。
固体激光增益介质通常具有低的热导率，因此在被冷却的外表面和热的内部会产生一温度梯度。该温度梯度会在材料中产生热应变，从而造成热诱发的光学畸变。由横向(宽度方向)温度梯度引起的横向光学畸变会变得很大，从而降低激光束的功率输出及光束质量。因此，重要的是要控制激光增益介质顶面和底面间的温度分布(梯度)。
与产生固体激光束相关的另一严重问题是维持光束在激光增益模块中的对准，它常常在光泵浦过程中受到所产生的高强度辐射的影响。已知的激光增益模块由具有高热导率的金属壳体组成，但这些壳体也具有高的热膨胀系数。这些性质使壳体在高温下产生热的和结构上的不稳定性。已知的激光增益模块受到壳体在高温下的温度梯度以及由壳体的高膨胀系数和对辐射的高吸收所产生的热畸变所影响。热畸变产生光路漂移并使输出光束失去对准而偏离目标。这种热畸变阻碍了建立和维持稳定的光束。
在高增益激光增益模块中与金属壳体有关的另一问题是在激光腔中由辐射的镜反射所引起的寄生激光振荡。寄生激光振荡会使金属壳体产生激光作用和烧蚀现象。被烧蚀的金属会沉积在激光增益介质上并最终毁坏介质。
已知的具有金属壳体的激光增益模块包括有完善的冷却系统来进行适当的温度控制，它典型地是由不锈钢或铝材料制成的。这样便增加了激光增益模块的体积和复杂性，而且也大大增加了它们的重量。冷却系统也可以是一种污染源，因此水流通道常常是加有金制衬的。在正常运作中，金制衬常常会从衬底材料上脱落下来。这样，水流通道的未涂复部分便将暴露于腐蚀性环境。黄金以及腐蚀性产物使被夹带进冷却液流而成为污染物。
因此需要改善固体激光增益模块的结构和操作以提高激光器工业应用方面的商用寿命。已知的固体激光增益模块具有大、复杂和重的金属结构，这种金属支撑组装件会对辐射产生镜反射且在高温时不能提供热的和结构上的稳定性以保持光束的对准，已知的激光增益模块还需要复杂的冷却方法，它们进一步增加了增益模块的体积和重量并因此成为污染源。此外，已知的激光增益模块不能对激光器介质提供合适的支撑和控制，不能为二极管激光器阵列提供精确的支撑，不能为激光器介质和二极管激光器冷却剂流通通道提供同步的冷却剂分配并使冷却剂与二极管激光器阵列隔开。
因此，有必要发明一种能克服已有装置的上述存在问题和缺点的用二极管激光器抽运的固体激光增益模块。
本发明有关一种能满足上述要求的用二极管激光器抽运的固体激光增益模块。本发明提供一种紧凑、简化的结构、热的和结构的稳定性、对激光增益介质的支撑和温度控制以维持光束的对准、对用于对激光器介质作光学抽运的二极管激光器阵列的精确支撑、以及一能为激光增益介质和二极管激光器冷却剂流通管道同时分配冷却剂的简化冷却系统，而且本发明对由泵浦源和激光增益介质所发射的光波长并不产生镜反射作用。
根据本发明所述的用二极管激光器抽运的固体板块式激光增益模块包括一陶瓷壳体。激光增益介质被配置于该壳体中。该激光增益介质具有一对端面和一对相对的侧面。至少提供一个二极管激光器阵列来辐射激光增益介质。
该激光增益模块进一步包括用于冷却激光增益介质以在顶面和底面间产生十分均匀的温度分布的装置以及用于冷却每个二极管激光器阵列的装置。
壳体优选地由氧化铝材料组成，它能提供很好的机械、热、抗污染及光学方面的特性。氧化铝具有高热导率和低热膨胀系数以确保高温下具有热和结构的稳定性。氧化铝能减少激光增益介质冷却方法的复杂性并能维持光束的对准。氧化铝同时也是光的漫反射器，并在一定的波长范围内具有较低的吸收率。这些性质减少了寄生激光振荡，也减少了对壳体的热输入。
一个二极管激光器阵列优选地被配置在靠近每个侧面的地方来均匀辐射激光增益介质，该激光增益介质优选地是一块NdYAG晶体。二极管激光器阵列被安装在二极管激光器集合板上，该集合板优选地由具静电放电镀层的塑料制成。
用于冷却激光增益介质的装置包括用于输送冷却液到各侧面上的装置。一个窗口被配置在与各侧面相邻接且平行的地方，用来限定冷却剂流经各侧面的流通通道。窗口优选地由蓝宝石组成，蓝宝石上镀有增透层，窗口优选地采用玻璃钎焊方法连接到壳体上。在窗口和激光增益介质之间提供有密封来密封激光增益介质。密封优选地由硅橡胶材料组成，它能被二极管激光器阵列发出的辐射和激光器输出所穿透。
热控制装置被提供用来选择性地对顶面和底面加热和冷却。热控制装置优选地包括一配置在顶面附近的上边缘控制杆和一配置于底面附近的下边缘控制杆。上、下边缘控制杆各自规定了冷却液流动的通道，每个控制杆包括加热装置用于选择性地对顶面和底面进行加热。上边缘控制杆和下边缘控制杆优选地用加氧化钡的硅橡胶RTV各自粘接到顶面和底面之上。
具有紧凑、简化结构的冷却剂分配源向不同的载荷提供冷却剂。
通过下面的附图、说明和权利要求书可以更好地理解本发明这样和那样的特点、方面以及优点。
图1为根据本发明所述的用二极管激光器抽运的固体激光增益模块的局部剖侧视图；图2为图1中的激光增益模块的局部剖横截面视图；图3为图2中剖切线3-3方向的纵截面视图，但未画出冷却剂分配集合板；图4为图1的激光增益模块的局部剖正视图；图5为装于激光增益介质之上的边缘控制杆的放大了的局剖视图；图6为一放大局部视图，表明密封相对于蓝宝石窗口和激光增益介质的位置以及窗口熔接物相对于壳体的位置；图7为一示意流程图，表明冷却剂对二极管集合板，边缘控制杆以及平板冷却剂流通通道的分配情况。
本发明为如图1中所示的一个用二极管激光器抽运的固体激光增益模块20。该激光增益模块20包括一陶瓷材料加工成形的壳体22。壳体材料优选地为氧化铝，它能提供热的、无污染的、机械的和光学方面的诸多优点。氧化铝具有高的热导率，它能减少温度梯度及与此相关的由光泵浦时辐射吸收所造成的机械畸变。此外，氧化铝还具有很低的热膨胀系数来保证高温下的壳体尺寸稳定性。氧化铝也降低了向壳体22的热输入。与已知的金属壳体结构相比，氧化铝的这些性质大大降低了对激光增益模块20的冷却要求。
氧化铝也具有高的刚度，它能使激光增益模块20在高强应力操作条件下保持很小的容差度。在壳体22中优选地提供了参考面(未画出)以便在装配时能精确地定位激光增益模块20的各个元件。
在光学特性方面，氧化铝是光的漫反射器，并能在感兴趣的波长上具有相对较低的光吸收。这一点减少了寄生激光振荡的可能性，寄生激光振荡是能干扰激光增益模块20工作的杂散光波。氧化铝可克服通常在已有的金属壳体中由寄生振荡引起的烧蚀问题，并能防止由这种烧蚀掉的金属的沉积而对激光增益模块所造成的破坏作用。
参照图2和图3，一块扁平的激光增益介质24被固定在壳体22中的激光腔之中。如图所示，该激光增益介质24具有矩形横截面并被垂直地装于激光增益模块20之上。该激光增益介质包括一顶面26、一底面28、相对立的主侧面30、32，以及相对立的两端面(未画出)。主侧面30、32以及端面优选地经光学抛光处理过。两端面优选地与侧面30、32成一不垂直的角度，这样光纵向从“Z”形的模式通过激光增益介质24。激光增益介质24从光泵浦源吸收辐射以产生受激核素的粒子数反转，受激核素从粒子数反转中形成激光跃迁，从而产生激光输出。
激光增益介质24优选地是一种钕钇铝石榴石(NdYAG)晶体，它能在1064nm的主波长上激发。也可备择性地使用诸如YbYAG、含钕玻璃和含钛蓝宝石等其它合适的激光增益材料。
用于抽运激光增益介质24的辐射源优选地包括许多排成列阵形式的二极管激光器。二极管激光器阵列的光输出可被精确调谐至激光增益介质24中的激活核素的吸收线上，以达到一个高的泵浦效率，同时也减少有害的加热效应。在本发明中，二极管激光器阵列优选地在804nm到808nm的波长范围内发射辐射以抽运激光增益介质24。NdYAG激光增益介质24在1064nm的波长上再发射激光输出。
如图2所示，一对二极管激光器集合板40、42被配置在激光增益模块20的相对的两侧。二极管激光器集合板40、42被用诸如拉长螺纹紧固件44、46那样的紧固器安装到壳体22之上。参照图4，许多单个的二极管激光器48a、48b、48c(此处集体称作二极管激光器阵列48)被安装到二极管激光器集合板40之上。许多二极管激光器50a、50b和50c(见图2)(此处集体被称作二极管激光器阵列50)被安装到对面的二极管激光器集合板42之上。如图所示，二极管激光器阵列48、50的单个二极管激光器优选地十分均匀地互相分隔开一定的距离。如图2所示的那样，二极管激光器延伸到激光腔中，靠近激光增益介质24。二极管激光器48a、48c和50a、50c以跟水平线成一角度的形式斜伸进激光腔。各个二极管激光器的这种排列方式和取向能够对激光增益介质24的主侧面30、32进行均匀的抽运。也可采用对二极管激光器阵列48、50的其它排列方式和取向。此外，在某些实例中可能仅仅只提供一个二极管激光器阵列(例如二极管激光器阵列48或50)来对激光增益介质24的仅仅一个主侧面进行光学抽运。
参照图4，用多个二极管激光器电力母线54(图4)、56(图1)将电力分配到与二极管激光器阵列48、50相连的电源连接器52。
尽管较少优选使用，也可备择性地使用其它合适的诸如闪光灯那样的激光泵浦来辐射激光增益介质24。
二极管激光器集合板40、42由塑料制成。二极管激光器集合板40、42优选地包括一用溶剂粘接的三层塑料结构，塑料上有静电放电镀层。这种多层结构制造起来简单又便宜，跟已知的金属冷却系统不同，塑料是无污染的。塑料的重量轻，但却能提供高的机械刚度。此外，塑料还不受二极管激光器阵列48、50所发射的804nm到808nm波长辐射或1064nm波长的激光输出的影响。镀层过的塑料在正确接地之后还能消除能损害二极管激光器的静电积聚。
参照图2，一对通常是矩形形状的窗口58、60被配置在激光增益介质24的两相对侧面上，位于激光增益介质24和二极管激光器阵列48、50之间。窗口58、60与激光增益介质24邻接且平行，从而确定冷却剂流通通道62、64，冷却剂则纵向地流过上述通道到激光增益介质24的主侧面30、32上。
窗口58、60优选地由蓝宝石组成。蓝宝石具有与氧化铝壳体22的热膨胀系数相匹配的热膨胀系数，从而能将窗口58、60在位置59(如图6所示)玻璃钎焊(熔接)到壳体22。也可备择性地采用其它具有与蓝宝石热膨胀性质相近的合适材料。窗口58、60表面镀有一增透涂层以通过二极管激光器阵列48、50发射的804nm-808nm波光辐射，从而通过一邻接于每个窗口58、60的壳体开口23(图3中仅画出一个壳体开口23)来对激光增益介质24作光学抽运。
将蓝宝石窗口58、60熔接至氧化铝壳体22消除了对流通通道62、64中额外的流体密封或粘接连接的需求。这些额外的密封或连接均是潜在的流体泄漏源。熔接也消除了复杂流体通道配置以及对易碎的蓝宝石窗口58、60中密封座的使用。熔接还进一步简化了激光增益模块20的最后装配，因为窗口58、60是预先装好在壳体22之上的。
如图2和6所示，密封66、68分别定位在窗口58、60的上、下表面上，用于在冷却剂通过流通通道62、64时对激光增益介质24进行密封。密封66、68优选地由纯硅橡胶材料组成，这种材料能透射二极管激光器阵列48、50所产生的804nm到808nm波长的辐射以及激光增益模块20的1064nm波长的激光输出。密封66、68也可备择性地选用其它合适的透光材料组成。在通过这些光波长时，避免了对密封66、68的破坏性加热效应。密封66、68被仔细地相对于激光增益介质24进行定位以减小激光增益介质24中的温度梯度，这种温度梯度能降低光学性能。
一上边缘控制杆70和一下边缘控制杆72被用来控制边缘温度，并由此来控制激光增益介质24的温度均匀性。上边缘控制杆70位于靠近激光增益介质24的顶面26的地方，下边缘控制杆72则位于靠近底面28的地方。边缘控制杆70、72每根均提供加热和冷却的功能，通过增热和减热以补偿二极管激光器阵列48、50所产生的热来对激光增益介质24进行热控制。特别是边缘控制杆70、72每根均包括一流通通道74，用于让冷却剂流过到激光增益介质24的顶面26和底面28之上；和一加热元件76。
图5详细画出了上边缘控制杆70。下边缘控制杆72具有相同的结构，为简单起见图中未画出。如图所示，流通通道74与加热元件76之间有一热敏电阻77，它提供比热阻。
边缘控制杆70用粘接剂79分别粘接到激光增益介质24的顶面26和底面28之上。优选的粘接剂为加有氧化钒的硅橡胶RTV，它在光波长为804nm-808nm以及1064nm时能提供漫反射，能抗热破坏，并具有在边缘控制杆70、72和激光增益介质24间很好的热导率以防止局部加热现象。其它的粘接剂也可提供相似的特性。特别是用作填料的其它金属氧化物能提供相似的光和热的特性。
参照图2，上热屏蔽78和下热屏蔽80被提供用来将杂散光保留在激光增益模块20的激光腔中。
激光增益模块20有一冷却剂分配系统，用于将冷却剂分配至各窗口58、60和激光增益介质24之间的冷却剂流通通道62、64、边缘控制杆70、72、以及如下面所述的用于冷却二极管激光器阵列48、50的二极管激光器集合板冷却剂通道。冷却剂到上述负载的分配情况在图7中加以描述。冷却剂优选地是水，但也可选用其它合适的冷却剂。
参照图1，冷却剂分配系统包括一金属冷却剂分配基板82和一冷却剂控制阀84，用以调节冷却剂到边缘控制杆70、72的供应量。参照图4，在激光增益模块20的前面提供有一流量控制阀120，用于控制进入冷却剂流通通道62、64的流量。冷却剂分配系统具有一紧凑的结构并包括单一的输入和单一的输出口。
一边缘控制杆冷却剂供应集合管86被装于冷却剂分配基板82之上的边缘控制杆70、72之上。如图3所示，边缘控制杆冷却剂供应集合管86限定了冷却剂供应通道88，冷却剂流过该通道到下边缘控制杆72和上边缘控制杆70。边缘控制杆70、72各自坐落在它们相对的两端，位于一对法兰90、92之中，这一对法兰也起着自夹紧导座的作用。采用弹性夹子94来在装配时对自夹紧导座90、92施加一弹簧力。导座90是用诸如为螺钉的普通联接器96连接到边缘控制杆冷却剂供应集合管86上的。导座92则是采用螺钉96连接到边缘控制杆冷却剂回流集合管98上的。冷却剂先是通过边缘控制杆70、72来冷却激光增益介质24的上表面26和下表面28，然后通过一液体回流通道100回到冷却剂分配基板82，流体回流通道100则如图中箭头所标那样形成于边缘控制杆回流集合管98之中。
参照图3和图4，冷却剂也流经一激光增益介质冷却剂供应通道102并回流通过一激光增益介质冷却剂回流通道104。一端盖106连着一拉长紧固件108并封闭了激光增益介质冷却剂供应通道102。端盖110则封闭了激光增益介质冷却剂回流通道104的上端。冷却剂纵向地流经各窗口58、60和激光增益介质24之间的冷却剂流通通道62、64以冷却激光增益介质24的主侧面30、32，冷却剂然后则流经激光增益介质回流通道104回到冷却剂供应源。
冷却剂也被分配用来冷却激光二极管阵列48、50。如图4所示，冷却剂分配系统包括一二极管激光器集合板冷却剂供给装置112，它确定了一供给通道114(见图1)，冷却剂经该供给通道114流到二极管激光器集合板40、42；一二极管激光器集合板冷却剂回送装置116，它确定了一回送通道(图中未画出)，冷却剂则经该回送通道被返回到冷却剂分配基板82。二极管激光器集合板冷却剂供给装置112和二极管激光器集合板冷却剂回送装置116典型地是由金属制成。冷却剂被分配到二极管激光器集合板40、42之内来冷却二极管激光器阵列48、50的每个激光二极管。
因此，根据本发明的激光增益模块20具有一紧凑、简单的结构，它向激光增益介质24提供高水平的支撑和温度控制来维持激光腔中的光束对准。这些优点是采用氧化铝壳体22的结构形式来取得的。氧化铝克服了金属烧蚀问题及与此相联的激光增益介质失效的问题，并能够将玻璃钎焊法应用到蓝宝石窗口58、60上去。壳体22也提供对二极管激光器阵列48、50的精确支撑以保证对激光增益介质24始终如一的光学抽运。此外，氧化铝壳体22降低了对冷却的要求并能因此而使用简化的冷却剂分配系统来将冷却剂分配到激光增益介质24以及二极管激光器集合板40、42，其中冷却剂与二极管激光器阵列48、50相隔离。冷却剂分配系统也消除了金属剥落和腐蚀所造成的污染问题。激光增益模块20能在激光增益介质中沿垂直方向保持一十分均匀的温度分布以增加光束质量。此外，用于构筑激光增益模块20的材料并不受804nm-808nm以及1064nm波长的不利影响，也不对上述波长的光产生镜反射作用。
至此已经根据某些优选实施例对本发明作了十分详细的叙述，然而，其它的实施例也是可能的。因此，所附的权利要求书的精神和范围也不应仅局限于本文所包含的优选实施例的叙述。
权利要求
1.一种用于产生输出光束的用二极管激光器抽运的固体板块式激光增益模块，包括一陶瓷壳体；一配置在陶瓷壳体中并被其支撑的激光增益介质，该激光增益介质具有一顶面、一底面和一对相对的侧面；安装于陶瓷壳体之上并位于至少一个侧面近旁的泵浦装置，用来产生输出光束；冷却激光增益介质的装置，用来在底面和顶面间产生十分均匀的温度分布；以及冷却每个泵浦装置的装置；其中陶瓷壳体具有一有效的热导率和热膨胀系数来充分维持激光腔中输出光束的对准。
2.如权利要求1所述的激光增益模块，其特征为所述壳体由氧化铝材料组成。
3.如权利要求1所述的激光增益模块，其特征为所述泵浦装置包括一二极管激光器阵列，它位于每个侧面的近旁来辐射激光增益介质。
4.如权利要求1所述的激光增益模块，其特征为所述冷却激光增益介质的装置包括输送冷却剂到每个侧面上去的装置。
5.如权利要求4所述的激光增益模块，其特征为所述输送冷却剂到每个侧面上去的装置包括一对窗口和密封装置，每个窗口与两侧面之一相邻接并平行，这样来限定冷却剂流通通道，冷却剂则通过该通道纵向流动，该密封装置用于密封激光增益介质。
6.如权利要求5所述的激光增益模块，其特征为所述窗口具有与陶瓷壳体的热膨胀系数十分匹配的热膨胀系数，窗口表面还具有增透的镀层，该镀层能有效地透过每个泵浦装置发射的辐射。
7.如权利要求6所述的激光增益模块，其特征为所述窗口由蓝宝石组成并且被用玻璃钎焊到陶瓷壳体上。
8.如权利要求5所述的激光增益模块，其特征为所述密封装置包括能为每个泵浦装置所发送的辐射及激光输出所穿透的材料，每个密封被配置到基本上位于两窗口之一及激光增益介质之间的地方。
9.如权利要求5所述的激光增益模块，其特征为所述密封装置包括一对由在感兴趣的波长上光学透明的硅橡胶材料组成的密封，每个密封被基本上配置在窗口之一和激光增益介质之间。
10.如权利要求1所述的激光增益模块，其特征为所述激光增益介质由NdYAG晶体材料组成。
11.如权利要求10所述的激光增益模块，其特征为每个所述泵浦装置发射具有波长804nm-808nm的辐射。
12.如权利要求1所述的激光增益模块，其特征为它进一步包括邻接顶面和底面的热控制装置，用于选择性地对顶面和底面进行加热或冷却。
13.如权利要求12所述的激光增益模块，其特征为所述热控制装置包括一邻接于顶面的上边缘控制杆和一邻接于底面的下边缘控制杆，上边缘控制杆和下边缘控制杆各自都限定了一个冷却剂流通通道，冷却剂经该通道被输送，上边缘控制杆和下边缘控制杆各自还包括加热装置用于选择性地施加热量到顶面和底面上去。
14.如权利要求13所述的激光增益模块，其特征为所述上边缘控制杆和下边缘控制杆分别用加氧化钡或带其它金属氧化物的硅橡胶RTV或其它热传导性好的粘接剂粘接到所述顶面和底面上。
15.如权利要求1所述的激光增益模块，其特征为每个所述泵浦装置被安装在一集合板上，而每一集合板又被装在壳体上。
16.如权利要求15所述的激光增益模块，其特征为每一集合板由塑料材料加工制成，塑料面上镀有静电放电镀层。
17.如权利要求15所述的激光增益模块，其特征为每个集合板均包含多层具有用溶剂粘接法或其它粘接剂方法粘接的结构的塑料，每个集合板在它上面都具有静电放电镀层。
18.用于产生激光输出的一种用二极管激光器抽运的固体板块式激光增益模块，它包括一陶瓷壳体；一配置在陶瓷壳中并被其支撑的激光增益介质，该激光增益介质包括一顶面、一底面和一对相对的侧面；用于输送冷却剂到各侧面的装置；邻接于顶面和底面附近的热控制装置，用于选择性地加热和冷却顶面和底面；位于每个侧面附近用于辐射激光增益介质的二极管激光器阵列，每个二极管激光器阵列被装在一二极管激光器集合板之上，而该集合板又装在壳体上，而每一个二极管激光器集合板由塑料加工制成，该塑料表面有静电放电镀层；以及供应冷却剂至每个二极管激光器集合板以冷却二极管激光器阵列的装置；其中陶瓷壳体具有一高效的热导率和热膨胀系数来很好地维持输出光束在激光器腔中的对准状态。
19.如权利要求18所述的激光增益模块，其特征为壳体由氧化铝组成。
20.如权利要求18所述的激光增益模块，其特征为所述输送冷却剂至各侧面之上的装置包括一对窗口和密封装置，每一窗口与两侧面之一相邻接且平行，这样来确定一冷却剂流通通道，冷却剂则通过该通道流动，密封装置用来密封激光增益介质。
21.如权利要求20所述的激光增益模块，其特征为所述窗口由蓝宝石组成，其上有增透镀层，该镀层能有效地透过每一个二极管激光器阵列所发送的辐射。
22.如权利要求21所述的激光增益模块，其特征为所述窗口用玻璃钎焊至壳体。
23.如权利要求20所述的激光增益模块，其特征为所述密封装置包括一对由在感兴趣的光波长上光学透明的硅橡胶组成的密封，每一密封基本上被配置在两窗口之一和激光增益介质之间。
24.如权利要求18所述的激光增益模块，其特征为所述激光增益介质由NdYAG晶体材料组成。
25.如权利要求18所述的激光增益模块，其特征为所述热控制装置包括一配置在顶面附近的上边缘控制杆和一配置在底面附近的下边缘控制杆，上边缘控制杆和下边缘控制杆各自均限定了一冷却剂流通通道，冷却剂则经该通道被输送，上边缘控制杆和下边缘控制杆每个均包括加热装置，各自用于选择性地输送热量到顶面和底面，上边缘控制杆和下边缘控制杆用加氧化钡的硅橡胶RTV或其它热导性粘接剂分别粘接至顶面和底面之上。
26.如权利要求18所述的激光增益模块，其特征为每一个二极管激光器集合板包括多层具有溶剂粘接结构的塑料，而每一二极管激光器集合板在其表面均具有静电放电镀层。
27.用于产生激光输出的用二极管激光器抽运的固体板块式激光增益模块，它包括一氧化铝壳体；一由NdYAG晶体材料组成的、配置于壳体中并被壳体所支撑的激光增益介质，该激光增益介质包括一顶面、一底面和一对相对的侧面；一位于每个侧面附近的用于辐射激光增益介质的二极管激光器阵列，每个二极管阵列被安装于二极管激光器集合板之上，而该集合板则安装于壳体上，每一二极管激光器集合板由塑料材料组成，塑料表面具有静电镀层；一对用玻璃钎焊于壳体上的窗口，每个窗口与两侧面之一相邻接且平行，用于确定冷却剂流通通道，冷却剂则经此通道被纵向输送到侧面之上，每一窗口由蓝宝石组成，其上有增透镀层，能有效地透过二极管激光器阵列发射的辐射。一对由透明硅橡胶组成的密封，每一密封正好被配置在两窗口之一和激光增益介质之间用于密封激光增益介质；配置在顶面和底面附近用于选择性地加热和冷却顶面和底面的热控制装置；以及向每个二极管激光器集合板供应冷却剂用于冷却二极管激光器阵列的装置。
28.如权利要求27所述的激光增益模块，其特征为所述热控制装置包括一配置于顶面附近的上边缘控制杆和一配置于底面附近的下边缘控制杆，上边缘控制杆和下边缘控制杆各自都确定了一冷却剂流通通道，冷却剂则经过该通道被输送，上边缘控制杆和下边缘控制杆各自包括加热装置用于选择性地对顶面和底面加热，而上边缘控制杆和下边缘控制杆用加氧化钡的硅橡胶RTV或其它热导性粘接剂各自粘接到顶面和底面之上。
29.如权利要求28所述的激光增益模块，其特征为每个二极管激光器集合板都包括多层具溶剂粘接结构的塑料，每一二极管激光器集合板的表面均有一静电放电镀层。
全文摘要
一种紧凑的用二极管激光器抽运的固体板块式激光增益模块。它包括一陶瓷壳体、一配置于激光腔中优选为一块Nd:YAG晶体的激光增益介质、以及一光泵浦源。二极管激光器阵列被提供用来对激光增益介质的至少一个侧面进行抽运。它还包括一冷却激光增益介质的简化冷却剂分配系统用于在它的顶面和底面间产生十分均匀的温度分布。侧面通过让冷却剂流经位于激光增益介质和由熔接到壳体上的蓝宝石组成的窗口之间的流通通道来使之冷却。
文档编号H01S3/094GK1181649SQ9711461
公开日1998年5月13日 申请日期1997年7月14日 优先权日1996年7月15日
发明者詹姆斯·M·扎迈勒, 罗伯特·(Nmt)廷蒂, 乔治·M·哈波勒 申请人:Trw公司