激光器增益介質及具有該增益介質的激光器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及激光器的技術領域，尤其涉及一種激光器增益介質及具有該增益介質 的激光器。
【背景技術】
[0002] 當前用于激光器領域的薄片增益介質，其前表面鍍有對泵浦光束及激光光束高透 射的高透射膜，以使泵浦光束及激光光束較好地透射在薄片增益介質表面上，同時，也在薄 片增益介質的后表面鍍有對泵浦光束及激光光束的高反射膜，以使薄片增益介質能夠較好 地將泵浦光束及激光光束反射，但是這樣的薄片增益介質結構存在如下問題：由于在薄片 增益介質的前端面鍍有高透射膜、后端面鍍有高反射膜，其容易因處在較高溫度下出現變 形及熱透鏡效應的情況，嚴重時甚至引起薄片增益介質的碎裂。
[0003] 同時地，現有激光器的增益介質的冷卻方式為：將薄片增益介質固定在高熱導率 的紫銅冷卻熱沉上，該冷卻熱沉開設有冷卻液微通道，而冷卻液微通道內配有高速流動的 冷卻液。冷卻時，先通過熱傳導的方式將薄片增益介質的熱量傳導到冷卻熱沉中，再在冷卻 液微通道內將熱量與冷卻液進行熱交換，然后由高速流動的冷卻液將熱量帶走。但是此種 冷卻方式的冷卻液經過多次的熱傳導和熱交換后，其冷卻效率及冷卻能力會逐漸下降。同 時地，此種冷卻方式容易導致增益介質出現中間溫度較高而周邊溫度較低的情況，即，在增 益介質中形成由中心處到邊緣的溫度梯度，近似為高斯分布或者平頂分布。而一旦增益介 質上出現溫度梯度的情況，不但容易使其出現變形，而且還會使其中間膨脹凸起，以致使激 光器形成熱透鏡效應。
[0004] 因此，有必要提供一種技術手段以解決上述缺陷。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于克服現有技術之缺陷，提供一種具有能使泵浦光束、激光光束 透射至增益介質本體上的輔助介質的激光器增益介質，以解決現有技術中因在增益介質的 前端面鍍有高透射膜、后端面鍍有高反射膜而容易會在較高溫度下出現變形及熱透鏡效應 的情況及增益介質容易因溫度過高出現碎裂的問題；同時，還提供一種激光器。
[0006] 本發明是這樣實現的，一種激光器增益介質，包括一增益介質本體，所述增益介質 本體具有與所述激光器的泵浦光束和激光光束接觸的前端面及與所述前端面呈相對設置 的后端面，所述增益介質還包括設于所述增益介質本體的前端面上的輔助介質，所述輔助 介質的側端設有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束輸出的輸出面，且所述入 射面與所述泵浦光束呈垂直設置，所述輸出面與所述激光光束呈垂直設置；
[0007] 所述入射面與所述輔助介質的底面夾設有第一夾角C，且47° <c <75°，所述輸 出面與所述輔助介質的底面夾設有第二夾角d，且47° <d< 75°。
[0008] 具體地，所述輔助介質主要由正三棱柱部分及圓柱部分組成，所述正三棱柱部分 具有三個矩形側面，且該三個矩形側面分別為第一矩形側面、第二矩形側面、第三矩形側 面，所述第三矩形側面與所述圓柱部分的上表面貼合連接；
[0009] 所述輔助介質以所述正三棱柱部分作為其頂端，以所述圓柱部分作為其底端，所 述輔助介質的底端連接固定在所述增益介質本體的前端面上；
[0010] 所述第一矩形側面為所述入射面，所述第一矩形側面與所述圓柱部分之間的夾角 為所述第一夾角C，所述第二矩形側面為所述輸出面，所述第二矩形側面與所述圓柱部分之 間的夾角為所述第二夾角d，且c=d。
[0011] 進一步地，所述第一矩形側面、所述第二矩形側面、所述第三矩形側面均為正方 形。
[0012] 較佳地，所述增益介質本體的后端面鍍有對所述激光光束高反射的高反射膜層。
[0013] 較佳地，所述入射面和/或所述輸出面鍍有對所述泵浦光束和/或所述激光光束 高透射的高透射膜層。
[0014] 較佳地，所述輔助介質為釔鋁石榴石、釓鎵石榴石、玻璃、釩酸鹽、鎢酸鹽或陶瓷， 所述增益介質本體摻雜有激活離子，且所述激活離子為Yb3+、Nd3+、Tm3+或Ho3+。
[0015] 本發明還提供一種激光器，包括有用以產生泵浦光的泵浦源、激光高反鏡、激光輸 出鏡、安裝底座、上述的增益介質及用于對所述增益介質進行冷卻的冷卻裝置，所述泵浦 源、所述激光高反鏡、所述激光輸出鏡、所述增益介質及所述冷卻裝置均安裝在安裝底座 上，所述激光高反鏡與所述入射面呈平行設置，所述激光輸出鏡與所述輸出面呈平行設置。
[0016] 進一步地，所述冷卻裝置包括用于冷卻所述增益介質本體的后端面的后端冷卻單 元、用以固定所述增益介質的固定機構及用以使所述后端冷卻單元、所述增益介質、所述固 定機構連接固定的鎖緊機構；
[0017] 所述后端冷卻單元設于所述安裝底座上，其包括有供后端冷卻液儲存并使該后端 冷卻液與所述增益介質本體的后端面接觸換熱的后端腔體，所述增益介質本體的后端面密 封設于所述后端腔體的一側內，所述輔助介質的一端連接于所述增益介質本體的前端面并 固設在所述后端腔體的一側上；
[0018] 所述固定機構與所述輔助介質的另一端連接，且該固定機構移動設于所述安裝底 座上；
[0019] 所述鎖緊機構分別連接于所述后端冷卻單元、所述增益介質及所述固定機構。
[0020] 進一步地，所述增益介質本體與所述輔助介質對所述泵浦光束的折射率 為nl，所述后端冷卻液對所述泵浦光束的折射率為n2,所述泵浦光束的入射角a
【主權項】
1. 一種激光器增益介質，包括一增益介質本體，所述增益介質本體具有與所述激光器 的泵浦光束和激光光束接觸的前端面及與所述前端面呈相對設置的后端面，其特征在于： 所述增益介質還包括設于所述增益介質本體的前端面上的輔助介質，所述輔助介質的側端 設有供所述泵浦光束入射的入射面和供所述激光光束輸出的輸出面，且所述入射面與所述 泵浦光束呈垂直設置，所述輸出面與所述激光光束呈垂直設置； 所述入射面與所述輔助介質的底面夾設有第一夾角C，且47° <c<75°，所述輸出面 與所述輔助介質的底面夾設有第二夾角d，且47° <d< 75°。
2. 如權利要求1所述的激光器增益介質，其特征在于：所述輔助介質主要由正三棱柱 部分及圓柱部分組成，所述正三棱柱部分具有三個矩形側面，且該三個矩形側面分別為第 一矩形側面、第二矩形側面、第三矩形側面，所述第三矩形側面與所述圓柱部分的上表面貼 合連接； 所述輔助介質以所述正三棱柱部分作為其頂端，以所述圓柱部分作為其底端，所述輔 助介質的底端連接固定在所述增益介質本體的前端面上； 所述第一矩形側面為所述入射面，所述第一矩形側面與所述圓柱部分之間的夾角為所 述第一夾角c，所述第二矩形側面為所述輸出面，所述第二矩形側面與所述圓柱部分之間的 夾角為所述第二夾角d，且c=d。
3. 如權利要求2所述的激光器增益介質，其特征在于：所述第一矩形側面、所述第二矩 形側面、所述第三矩形側面均為正方形。
4. 如權利要求1-3任一項所述的激光器增益介質，其特征在于：所述增益介質本體的 后端面鍍有對所述激光光束高反射的高反射膜層。
5. 如權利要求1-3任一項所述的激光器增益介質，其特征在于：所述入射面和/或所 述輸出面鍍有對所述泵浦光束和/或所述激光光束高透射的高透射膜層。
6. 如權利要求1-3任一項所述的激光器增益介質，其特征在于：所述輔助介質為釔鋁 石榴石、釓鎵石榴石、玻璃、釩酸鹽、鎢酸鹽或陶瓷，所述增益介質本體摻雜有激活離子，且 所述激活離子為Yb 3+、Nd3+、Tm3+或Ho3+。
7. -種激光器，其特征在于：包括有用以產生泵浦光的泵浦源、激光高反鏡、激光輸出 鏡、安裝底座、權利要求1-6任一項所述的增益介質及用于對所述增益介質進行冷卻的冷 卻裝置，所述泵浦源、所述激光高反鏡、所述激光輸出鏡、所述增益介質及所述冷卻裝置均 安裝在安裝底座上，所述激光高反鏡與所述入射面呈平行設置，所述激光輸出鏡與所述輸 出面呈平行設置。
8. 如權利要求7所述的激光器，其特征在于：所述冷卻裝置包括用于冷卻所述增益介 質本體的后端面的后端冷卻單元、用以固定所述增益介質的固定機構及用以使所述后端冷 卻單元、所述增益介質、所述固定機構連接固定的鎖緊機構； 所述后端冷卻單元設于所述安裝底座上，其包括有供后端冷卻液儲存并使該后端冷卻 液與所述增益介質本體的后端面接觸換熱的后端腔體，所述增益介質本體的后端面密封設 于所述后端腔體的一側內，所述輔助介質的一端連接于所述增益介質本體的前端面并固設 在所述后端腔體的一側上； 所述固定機構與所述輔助介質的另一端連接，且該固定機構移動設于所述安裝底座 上； 所述鎖緊機構分別連接于所述后端冷卻單元、所述增益介質及所述固定機構。
9. 如權利要求8所述的激光器，其特征在于：所述增益介質本體與所述輔助介質對所 述泵浦光束的折射率為nl，所述后端冷卻液對所述泵浦光束的折射率為n2,所述泵浦光束 的入射角
，且所述泵浦光束的入射角與所述第一夾角的關系為c > a，所 述泵浦光束的入射角與所述第二夾角的關系為d > a ; 所述增益介質本體與所述輔助介質對所述激光光束的折射率為n3,所述后端冷卻液對 所述激光光束的折射率為n4,所述激光光束的入射角
，且所述激光光束 的入射角與所述第一夾角的關系為c > b，所述激光光束的入射角與所述第二夾角的關系 為 d > b。
10. 如權利要求9所述的激光器，其特征在于：所述泵浦光束的入射角、所述激光光束 的入射角、所述第一夾角之間的關系為c > max {a, b}; 所述泵浦光束的入射角、所述激光光束的入射角、所述第二夾角之間的關系為d > max {a, b}。
11. 如權利要求7所述的激光器，其特征在于：所述激光高反鏡鍍有對所述激光光束高 反射的高反射膜層，并鍍有對所述泵浦光束高透射的高透射膜層；所述激光輸出鏡鍍有對 所述泵浦光束高反射的高反射膜層，并鍍有對所述激光光束部分透射的部分透射膜層。
【專利摘要】本發明提供一種激光器增益介質，包括一增益介質本體，增益介質本體具有與激光器的泵浦光束和激光光束接觸的前端面及與前端面呈相對設置的后端面，增益介質還包括設于增益介質本體的前端面上的輔助介質，輔助介質的側端設有供泵浦光束入射的入射面和供激光光束輸出的輸出面，且入射面與泵浦光束呈垂直設置，輸出面與激光光束呈垂直設置。由于配置有輔助介質，通過其吸收部分自發輻射光子，以此抑制增益介質本體產生熱透鏡效應及放大自發輻射效應，使得增益介質本體能夠承受更大的熱量。本發明還提供一種具有該增益介質的激光器。
【IPC分類】H01S3-07, H01S3-042, H01S3-06
【公開號】CN104682178
【申請號】CN201310638432
【發明人】趙建濤, 肖磊, 龔成萬, 楊錦彬, 寧艷華, 高云峰
【申請人】大族激光科技產業集團股份有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年12月2日