大口径均匀放大激光模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器件领域，具体而言，涉及大口径均匀放大激光模块。
【背景技术】
[0002](polycrystalline aluminum-yttrium garnet，YAG)的化学式为Y3AI5O12，或写为3Υ203.5AI2O3，其中Y2O3为57.06wt % ,Al2O3为42.94wt%，是一种综合性能，包括光学、力学和热学均优良的激光基质。在中小功率激光器件中，目前使用钇铝石榴石制成的钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)的实用数量远远超过其他激光工作物质。在实际制备时是将一定比例的Al2O2J2O2和Nd2O3在单晶炉中熔化结晶制成钇铝石榴石晶体。在钇铝石榴石晶体生长过程中主要采用提拉法，又称切克劳斯基法(Cz0Chralsik)XZ法。生长得到的晶体毛坯。由于钇铝石榴石晶体具有优良的热学性能，因此非常适合制成激光工作物质。
[0003]提拉法的缺点是熔体的液流作用、传动装置的振动和温度的波动都会对晶体的质量产生影响。由于晶体自身的特性，随着晶体生长长度的增长，其两端的掺杂浓度会逐渐升高。通常的晶体棒的制作方法是沿着晶体毛胚生长方向加工，晶体棒的长度决定了晶体棒上掺杂浓度的差异大小，加工直径8mm及以上晶体棒的长度通常大于100mm，10mm的晶体棒上会存在20 % -30 %的掺杂浓度差异。
[0004]存在的问题:通常使用的激光放大模块由bar条、冷却热沉和冷却水管构成栗浦块，由多个栗浦块连接构成板状的栗浦bar条结构，在激光放大模块中多个板状的栗浦bar条结构围绕晶体棒排布。每个栗浦bar条结构上的bar条距晶体棒的距离相同且固定，而且掺杂浓度与晶体棒对栗浦光的吸收系数成正比，对于直径较大较长的晶体棒，其本体上的掺杂浓度梯度过高，晶体棒两端的吸收系数和中部的吸收系数不一致，差值较大，使得晶体棒上的整体栗浦不均匀，进而导致最终的增益输出不均匀。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种大口径均匀放大激光模块，以解决上述问题。
[0006]在本发明的实施例中提供的大口径均匀放大激光模块，包括:环状的栗浦bar条结构、电动控制块、伸缩螺杆、晶体棒、玻璃套管和结构件；
[0007]所述栗浦bar条结构包括多个栗浦块，每个所述栗浦块由bar条，冷却热沉和冷却水管构成;所述bar条和所述冷却热沉连接，所述冷却热沉的内部设有冷却水通道;其中的两个所述冷却热沉上分别设有与所述冷却水通道连通的出水管和进水管;从设有所述进水管的所述冷却热沉到设有所述出水管的所述冷却热沉，多个所述冷却水通道通过多个所述冷却水管依次串联，形成环状;所述bar条靠近环状的所述栗浦bar条结构所在的中心轴；
[0008]所述晶体棒设在所述玻璃套管中；沿所述玻璃套管的长度所在方向，多个直径相同或者不同的环状的所述栗浦bar条结构套在所述玻璃套管上，所述玻璃套管通过所述结构件固定在由多个环状的所述栗浦bar条结构构成的中空部，所述玻璃套管的外壁与每个栗浦bar条结构中的每个所述bar条之间均留有调节间隙；
[0009]所述伸缩螺杆的一端和所述电动控制块转动连接，其另一端和所述冷却热沉连接，所述电动控制块通过外界提供的电信号旋转所述伸缩螺杆，调节所述bar条到所述晶体棒的距离；
[0010]还包括将每个所述电动控制块分别固定的固定外壳。
[0011]本发明提供的大口径均匀放大激光模块中，将多个由bar条，冷却热沉和冷却水管构成的栗浦块连接成环状的栗浦bar条结构，将多个环状的栗浦bar条结构的直径相同或者不同，套在装载有晶体棒的玻璃套管上，玻璃套管和每个环状的栗浦bar条结构中的bar条之间均留有调节间隙。同时，与冷却热沉连接有电动控制块，在电动控制块上设有伸缩螺杆，伸缩螺杆的一端和电动控制块转动连接，其另一端和冷却热沉连接，电动控制块通过固定外壳固定，并通过外界提供的电信号旋转伸缩螺杆，调节bar条到所述晶体棒的距离。
[0012]也就是能够通过电动控制块调整并控制bar条与晶体棒之间的距离来弥补晶体在生长过程中产生的缺陷，形成一个栗浦bar条结构与其相对应的一段晶体棒之间的小范围的均匀栗浦，进而实现激光模块的均匀增益输出。
[0013]通过大量的光学追迹模拟分析和实验测试，得知bar条到晶体棒的距离与栗浦均匀特性的规律，例如针对直径15_的钇铝石榴石晶体，在0.8 %的掺杂浓度下，bar条到晶体棒的距离为8mm、I Omm、12mm和14mm时，得到的晶体棒截面上的能量密度分布如图1所示，在距离为8mm时，明显中间存在严重的能量交叠突起;对于距离为14mm时，中间就过于凹陷。
[0014]本发明通过控制bar条到晶体棒的距离来实现一定吸收系数范围内的均匀栗浦，弥补晶体棒生长过程中存在的缺陷问题。并通过固定外壳固定的电动控制块来调节bar条到晶体棒的距离，针对不同注入栗浦功率进行均匀性的精确控制，实现晶体棒全范围栗浦均匀性的精确控制，进而实现最终的均匀增益放大。所以，本发明提供的大口径均匀放大激光模块中能够使用直径较大长度较长的晶体棒进行激光放大，并且能够达到均匀增益输出的目的。
【附图说明】
[0015]图1为本发明提供的晶体棒截面上的能量密度分布图；
[0016]图2为由8个栗浦块构成的栗浦bar条结构示意图；
[0017]图3为内壁上设有凸起的玻璃套的结构示意图；
[0018]图4为内壁设有凸起的玻璃套管及复合结构晶体棒的组合结构示意图；
[0019]图5为多个半径不同的栗浦bar条结构套在一个内设有晶体棒的玻璃套管上的结构示意图；
[0020]图6为多个半径不同的栗浦bar条结构套在一个内设有晶体棒的玻璃套管上的剖面图；
[0021 ]图7为包含电动控制块的一个栗浦bar条结构示意图；
[0022]1.晶体短棒，2.玻璃套管，3.固定凸起，4.bar条，5.冷却热沉，6.冷却水管，7.进水管，8.出水管，9.电动控制块，1.伸缩螺杆，11.固定外壳。
【具体实施方式】
[0023]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0024]实施例1:如图2-图7所示
[0025]大口径均匀放大激光模块，包括:环状的栗浦bar条结构、电动控制块9、伸缩螺杆
10、晶体棒、玻璃套管2和结构件；
[0026]所述栗浦bar条结构包括多个栗浦块，每个所述栗浦块由bar条4，冷却热沉5和冷却水管6构成;所述bar条4和所述冷却热沉5连接，所述冷却热沉5的内部设有冷却水通道；其中的两个所述冷却热沉5上分别设有与所述冷却水通道连通的出水管8和进水管7;从设有所述进水管7的所述冷却热沉5到设有所述出水管8的所述冷却热沉5，多个所述冷却水通道通过多个所述冷却水管6依次串联，形成环状;所述bar条4靠近环状的所述栗浦bar条结构所在的中心轴；
[0027]所述晶体棒设在所述玻璃套管2中；沿所述玻璃套管2的长度所在方向，多个直径相同或者不同的环状的所述栗浦bar条结构套在所述玻璃套管2上，所述玻璃套管2通过所述结构件固定在由多个环状的所述栗浦bar条结构构成的中空部，所述玻璃套管2的外壁与每个栗浦bar条结构中的每个所述bar条4之间均留有调节间隙；
[0028]所述伸缩螺杆1的一端和所述电动控制块9转动连接，其另一端和所述冷却热沉5连接，所述电动控制块9通过外界提供的电信号旋转所述伸缩螺杆10，调节所述bar条4到所述晶体棒的距离。
[0029]本发明提供的大口径均匀放大激光模块中，将多个由bar条4，冷却热沉5和冷却水管6构成的栗浦块连接成环状的栗浦bar条结构，将多个环状的栗浦bar条结构的直径相同或者不同，套在装载有晶体棒的玻璃套管2上，玻璃套管2和每个环状的栗浦bar条结构中的bar条4之间均留有调节间隙。同时，与冷却热沉5连接有电动控制块9，在电动控制块9上设有伸缩螺杆10，伸缩螺杆10的一端和电动控制块9