一种用于2.79μm有效补偿热透镜效应的激光器结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器领域，具体是一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的激光器结构。
【背景技术】
[0002]2.79 μπι波长的YSGG铒激光在生物医疗、科研、军事等领域有着重要的应用。由于水和羟基磷灰石对该波长激光的有效吸收，可将其用于眼角膜、牙齿和骨骼等组织的精准切削或消融，纳秒级的窄脉冲能极大地减小激光对周围组织的热损伤，并提高切削精度，是一种精准切削或消融的理想医用激光源。此外，高峰值功率、高脉冲能量的2.79 μπι脉冲激光还能用作光学参量振荡器的栗浦源，以获得足够强的3-12 μπι的中红外激光，在远距离大气探测、毒气检测、光电对抗等领域有着重要的应用。因此，发展2.79 μ m窄脉冲、高能量的激光技术和激光器具有重要的应用价值。
[0003]以往的闪光灯栗浦系统存在热效应严重，转换效率低，难以获得高重频高能量的激光输出的问题，无法满足需求。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的激光器结构，以解决现有技术闪光灯栗浦系统存在的热效应严重、转换效率低的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种用于2.79 μπι有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:包括周围环绕有半导体栗浦模块的激光棒，激光棒前、后端端面分别研磨为具有一定曲率的曲面，且激光棒前、后端端面上分别镀有2.79 μπι增透膜，激光棒前端前方设有输出腔片，激光棒后端后方设有全反腔片，还包括激光电源、激光水冷却系统，激光电源供电至半导体栗浦模块、激光水冷却系统，激光水冷系统分别通过管路与激光棒、半导体栗浦模块连接；激光电源向半导体栗浦模块提供能量，半导体栗浦模块产生栗浦光，栗浦光进入激光棒内对激光棒栗浦获得高能量脉冲激光，在激光棒前端高能量脉冲激光经过输出腔片出射，在激光棒后端高能量脉冲激光经过全反腔片反射后，再经过激光棒、输出腔片出射，所述激光水冷系统向半导体栗浦模块、激光棒提供恒温冷却水。
[0006]所述的一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:所述全反腔片平行于激光棒后端端面，输出腔片平行于激光棒前端端面。
[0007]所述的一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:所述全反腔片的朝向激光棒前端的一面镀2.79 μπι全反膜，输出腔片的朝向激光棒前端的一面镀80%反射膜，输出腔片的朝向激光棒后端的一面镀2.79 μ m增透膜。
[0008]所述的一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:所述激光棒采用Er: YSGG激光晶体。
[0009]本发明采用的半导体栗浦Er:YSGG激光晶体。将大大减小激光器的热效应，并通过在Er:YSGG激光晶体两端面研磨一定曲率的曲面以补偿热透镜效应，提高转换效率和重复频率，可获得高能量和高光束质量的2.79 μπι激光输出本发明与现有技术相比的有益效果在于:
(1)本发明采用半导体侧面栗浦电光调Q Er:YSGG激光，产生脉冲激光。利用半导体栗浦系统以获得高脉冲能量激光，有利于获得高重频、高能量的激光输出。
[0010](2)本发明中通过在Er:YSGG晶体两端面研磨一定曲率的曲面以补偿热透镜效应。
[0011](3)本发明中水冷系统的循环回路中优选串接去离子净化过滤器，保证了水冷却部件冷却温度的稳定性。
[0012](4)本发明采用半导体栗浦Er:YSGG，将大大减小激光器的热效应，提高转换效率和重复频率，可获得高能量和高光束质量的2.79 μπι激光输出。
【附图说明】
[0013]图1为本发明结构原理图。
【具体实施方式】
[0014]参见图1所示，一种用于2.79 μπι有效补偿热透镜效应的激光器结构，包括周围环绕有半导体栗浦模块2的激光棒3，激光棒3前、后端端面分别研磨为具有一定曲率的曲面，且激光棒3前、后端端面上分别镀有2.79 μπι增透膜，激光棒3前端前方设有输出腔片4，激光棒3后端后方设有全反腔片1，还包括激光电源5、激光水冷却系统6，激光电源5供电至半导体栗浦模块2、激光水冷却系统6，激光水冷系统6分别通过管路与激光棒3、半导体栗浦模2块连接；激光电源5向半导体栗浦模块2提供能量，半导体栗浦模块2产生栗浦光，栗浦光进入激光棒3内对激光棒3栗浦获得高能量脉冲激光，在激光棒3前端高能量脉冲激光经过输出腔片4出射，在激光棒3后端高能量脉冲激光经过全反腔片1反射后，再经过激光棒3、输出腔片4出射，激光水冷系统6向半导体栗浦模块2、激光棒3提供恒温冷却水。
[0015]全反腔片1平行于激光棒3后端端面，输出腔片4平行于激光棒3前端端面。
[0016]全反腔片1的朝向激光棒前端的一面镀2.79 μπι全反膜，输出腔片4的朝向激光棒前端的一面镀80%反射膜，输出腔片4的朝向激光棒后端的一面镀2.79 μ m增透膜。
[0017]激光棒3采用Er: YSGG激光晶体。
[0018]本发明由全反腔片1、半导体栗浦模块2、激光棒3、输出腔片4、激光电源5和激光水冷系统6构成。
[0019]半导体栗浦模块2环绕在激光棒3周围，半导体栗浦模块2通过激光电源6提供能量发光，产生的光栗浦光对准激光棒3发射以便最大限度的进入激光棒3内对激光棒3进行栗浦；激光水冷系统6与激光棒3和半导体栗浦模块2相连接，为激光棒3和半导体栗浦模块2提供恒温冷却作用；激光电源5为半导体栗浦模块2提供能量并同时控制水冷系统6进行协调工作。
[0020]全反腔片1和输出腔片4平行于激光棒3端面放置，全反腔片1和输出腔片4的基片材料均为白宝石(A1203)等材料制作的镜片，其中全反腔片1的单面镀2.79μπι全反膜，输出腔片4的双面分别镀2.79 μ m增透膜和80%反射膜。激光棒3采用Er: YSGG激光晶体，激光棒3的两端面镀2.79 μ m增透膜，并通过在Er: YSGG晶体两端面研磨一定曲率的曲面以补偿热透镜效应，提高转换效率和重复频率，以获得高能量和高光束质量的2.79 μπι激光输出。激光器使用半导体栗浦模块2进行栗浦。激光棒3放置在半导体栗浦模块2内用恒温循环水进行冷却，激光水冷系统6设计采用较大的水流量以保证有较高冷却效率，从而获得均匀的光斑和较高的输出能量。
[0021]对上述优化后，本发明可以在1-50ΗΖ重复频率下工作，实现高能量的激光输出。
[0022]本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
[0023]显然，本领域的技术人员可以对本发明的一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的结构装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种用于2.79 μ m有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:包括周围环绕有半导体栗浦模块的激光棒，激光棒前、后端端面分别研磨为具有一定曲率的曲面，且激光棒前、后端端面上分别镀有2.79 μπι增透膜，激光棒前端前方设有输出腔片，激光棒后端后方设有全反腔片，还包括激光电源、激光水冷却系统，激光电源供电至半导体栗浦模块、激光水冷却系统，激光水冷系统分别通过管路与激光棒、半导体栗浦模块连接；激光电源向半导体栗浦模块提供能量，半导体栗浦模块产生栗浦光，栗浦光进入激光棒内对激光棒栗浦获得高能量脉冲激光，在激光棒前端高能量脉冲激光经过输出腔片出射，在激光棒后端高能量脉冲激光经过全反腔片反射后，再经过激光棒、输出腔片出射，所述激光水冷系统向半导体栗浦模块、激光棒提供恒温冷却水。2.根据权利要求1所述的一种用于2.79 μπι有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:所述全反腔片平行于激光棒后端端面，输出腔片平行于激光棒前端端面。3.根据权利要求1所述的一种用于2.79 μπι有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:所述全反腔片的朝向激光棒前端的一面镀2.79 μπι全反膜，输出腔片的朝向激光棒前端的一面镀80%反射膜，输出腔片的朝向激光棒后端的一面镀2.79 μπι增透膜。4.根据权利要求1所述的一种用于2.79 μπι有效补偿热透镜效应的激光器结构，其特征在于:所述激光棒采用Er:YSGG激光晶体。
【专利摘要】本发明公开了一种用于2.79μm有效补偿热透镜效应的激光器结构，包括：全反腔片、半导体泵浦模块、激光棒、输出腔片、激光电源和激光水冷系统。激光棒和放置在半导体泵浦模块内，半导体泵浦模块通过激光电源提供能量发光，产生的光泵浦光对准激光棒发射以便最大限度的进入激光棒内对激光棒进行泵浦；激光水冷系统与激光棒和半导体泵浦模块相连接，为激光棒和半导体泵浦模块提供恒温冷却作用；激光电源为半导体泵浦模块提供能量并同时控制水冷系统进行协调工作；根据热透镜随泵浦功率的变化关系，在晶体棒两端面研磨一定曲率的曲面。
【IPC分类】H01S3/042, H01S3/0941, H01S3/16, H01S3/115
【公开号】CN105322430
【申请号】CN201510808622
【发明人】王金涛, 程庭清, 王礼, 邢庭伦, 胡舒武, 崔庆哲, 吴先友, 江海河
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月19日