一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块制造技术

一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块，包括板条激光介质、透明热沉、透明冷却装置、半导体泵浦源；本发明专利技术通过在固体板条状激光介质的大面上键合或光胶热导率高、透光性好的透明热沉，及使用透明冷却装置来实现板条激光器的大面同时作为冷却面和泵浦面，以改变现有大面泵浦板条模块只能将上下两个表面分别作为泵浦面和制冷面，单一表面进行制冷容易在沿泵浦光方向纵向上产生热梯度，影响输出光束的光束质量的不足。并以在激光介质大面上键合或光胶的形式代替金属热沉的焊接形式，以消除焊接对激光介质造成的应力，从而实现高功率、高光束质量的激光输出。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块，包括板条激光介质、透明热沉、透明冷却装置、半导体泵浦源；本专利技术通过在固体板条状激光介质的大面上键合或光胶热导率高、透光性好的透明热沉，及使用透明冷却装置来实现板条激光器的大面同时作为冷却面和泵浦面，以改变现有大面泵浦板条模块只能将上下两个表面分别作为泵浦面和制冷面，单一表面进行制冷容易在沿泵浦光方向纵向上产生热梯度，影响输出光束的光束质量的不足。并以在激光介质大面上键合或光胶的形式代替金属热沉的焊接形式，以消除焊接对激光介质造成的应力，从而实现高功率、高光束质量的激光输出。【专利说明】一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块
本专利技术涉及一种固体激光器，尤其涉及一种能获得高功率、高光束质量激光输出的一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块。
技术介绍
由半导体激光泵浦的全固态激光器，是固体激光技术发展中的巨大革新。它集半导体激光器效率高寿命长、固体激光器光束质量好的优势于一身，得到广泛的应用。目前，固体激光器主要包括棒状激光器、盘片器与板条激光器。其中，棒状激光器由于径向温度梯度大，热透镜效应严重，在获得高功率激光输出的同时难以实现高光束质量；盘片激光器由于盘片厚度薄，轴向增益低，难于实现高效率激光输出；板条激光器轴向增益高，效率高，可以实现高功率、高光束质量激光输出。目前固体板条激光器泵浦方式主要有:端面泵浦、侧面泵浦、上下表面靠近端面处带状局部泵浦和上下表面大面积泵浦四种。其中，对端面泵浦、侧面泵浦和上下表面靠近端面处带状局部泵浦而言，泵浦光需要整形为狭窄的细长条状，对光束质量要求高、光束整形难度大，并且泵浦面积较小限制了最大的泵浦功率；现有的上下表面大面积泵浦方案可有效解决上述泵浦方案中存在的不足，但只能将上下两个表面分别作为泵浦面和制冷面，单一表面进行制冷容易在沿泵浦光方向的纵向上产生热梯度，影响输出光束的光束质量。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有固体板条激光器上下表面大面积泵浦方案中，上下两个表面分别作为泵浦面和制冷面，单一表面进行制冷容易在纵向上产生热梯度，影响输出光束的光束质量的不足，采用在板条激光介质大面键合或光胶热导率高、透光性好的透明热沉的方式，代替现有的金属热沉焊接的方式，可以消除焊接对激光介质造成的应力，同时使用透明冷却装置，可以实现两表面分别制冷，减小纵向上产生的热梯度，从而实现高功率、高光束质量的激光输出。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块，其特征在于，所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块包括:板条激光介质1、透明热沉2、透明冷却装置3和半导体泵浦源4 ;所述板条激光介质I为具有上下两个大表面的板条状结构，所述板条状结构按纵截面外形分为为矩形板条状结构、以布鲁斯特角切割的平行四边形板条状结构或以布鲁斯特角切割的等腰梯形板条状结构；所述透明热沉2键合或光胶在所述板条激光介质I至少一个大面上；所述透明热沉2选用的透明材料为具有高热导率，并对泵浦源发射的泵浦光透过率高的透明材料；所述透明冷却装置3与所述透明热沉2形成为所述板条激光介质I提供冷却的具有冷却介质循环通道的密封腔；所述半导体泵浦源4所产生的泵浦光对准所述板条激光介质I两大面中的一个或者两个；用于提供更高的泵浦能量时，所述半导体泵浦源4所产生的泵浦光对准所述板条激光介质I的两个大面；用于获得更简单的模块结构时，所述半导体泵浦源4所产生的泵浦光对准所述板条激光介质I的一个大面；所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块用作激光谐振腔内的激光振荡器时，需在所述板条激光介质I与透明热沉2之间镀有对泵光高透的增透膜；所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块用作激光放大器时，需在所述板条激光介质I与透明热沉2之间镀有对种子光高反且对泵浦光高透的介质膜。优选地，所述板条激光介质I的材质由掺杂Nd离子的晶体、掺杂Nd离子的玻璃、掺杂Nd离子的陶瓷、掺杂Yb离子的晶体、掺杂Yb离子的玻璃或掺杂Yb离子的陶瓷中的任何一种材料单独制成。优选地，所述的透明热沉2的材料为碳化硅或透明氧化铝陶瓷。优选地，所述的透明热沉2的形状为长方体，所述长方体的长和宽与所述板条激光介质I的大面的长和宽相同。优选地，所述透明热沉2的长方体外形中间设置有微通道。优选地，所述的透明冷却装置3的材料为石英。优选地，所述的透明冷却装置3的形状为中间带有长方形槽的长方体，长宽与所述透明热沉2相同，所述透明冷却装置3与所述透明热沉2以O圈密封的方式构成具有冷却介质循环通道的密封腔。优选地，所述透明冷却装置3内部的冷却介质循环通道中流动的冷却介质为液体冷却介质或气体冷却介质。优选地，位于所述板条激光介质I与透明热沉2之间的镀膜为Si02膜。(三)有益效果本专利技术的高效冷却的大面泵浦板条激光模块与现有板条激光器的上下表面大面积泵浦方案相比，采用热导率高、透光性好的透明热沉及使用透明冷却装置的方式，实现上下两个表面同时冷却，从而减小纵向产生的热梯度；同时，透明热沉采用键合或光胶的形式与板条激光介质相连接，可以消除金属热沉焊接对激光介质造成的应力，从而实现高功率、高光束质量的激光输出；透明冷却装置采用石英制成，对泵浦源发射的泵浦光具高透过率，使得透明冷却装置对泵浦源发射的泵浦光损耗较小。应用本专利技术所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块，泵浦光透过透明冷却装置和透明热沉入射到板条激光介质，能实现同一大面的冷却和泵浦。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块的实施例中的实施例1所描述的激光器装置的结构示意图；图2是根据本专利技术一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块的实施例中的实施例2所描述的激光器装置的结构示意图；图3是根据本专利技术一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块的实施例中的实施例3所描述的激光器装置的结构示意图；图4是根据本专利技术一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块的实施例中的实施例4所描述的激光器装置的结构示意图；图5是根据本专利技术一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块的实施例中的实施例5所描述的激光器装置的结构示意图；图6是根据本专利技术一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块的实施例中的实施例6所描述的激光器装置的结构示意图。图中:1、板条激光介质；2 - 01、第一透明热沉；2 - 02、第二透明热沉；3 — 01、第一透明冷却装置；3 - 02、第二透明冷却装置；4 - 01、第一半导体泵浦源；4 - 02、第二半导体泵浦源；5 - 01、第一泵浦光束；5 - 02、第二泵浦光束。【具体实施方式】下面结合说明书附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。本专利技术提供的一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块，其包括:板条激光介质1、与所述板条激光介质I键合或光胶在一起的透明热沉2、透明冷却装置3和半导体泵浦源4。板条激光介质I为具有上下两个大表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效冷却的大面泵浦板条激光模块，其特征在于，所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块包括：板条激光介质（1）、透明热沉（2）、透明冷却装置（3）和半导体泵浦源（4）；所述板条激光介质（1）为具有上下两个大表面的板条状结构，所述板条状结构按纵截面外形分为为矩形板条状结构、以布鲁斯特角切割的平行四边形板条状结构或以布鲁斯特角切割的等腰梯形板条状结构；所述透明热沉（2）键合或光胶在所述板条激光介质（1）至少一个大面上；所述透明热沉（2）选用的透明材料为具有高热导率，并对泵浦源发射的泵浦光透过率高的透明材料；所述透明冷却装置（3）与所述透明热沉（2）形成为所述板条激光介质（1）提供冷却的具有冷却介质循环通道的密封腔；所述半导体泵浦源（4）所产生的泵浦光对准所述板条激光介质（1）两大面中的一个或者两个；用于提供更高的泵浦能量时，所述半导体泵浦源（4）所产生的泵浦光对准所述板条激光介质（1）的两个大面；用于获得更简单的模块结构时，所述半导体泵浦源（4）所产生的泵浦光对准所述板条激光介质（1）的一个大面；所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块用作激光谐振腔内的激光振荡器时，需在所述板条激光介质（1）与透明热沉（2）之间镀有对泵光高透的增透膜；所述高效冷却的大面泵浦板条激光模块用作激光放大器时，需在所述板条激光介质（1）与透明热沉（2）之间镀有对种子光高反且对泵浦光高透的介质膜。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许祖彦，王鹏远，薄勇，彭钦军，申玉，宗楠，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11