一種二極體雷射泵浦頭的製作方法

2023-05-09 07:31:26 3

專利名稱：一種二極體雷射泵浦頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及光電子技術領域，尤其涉及一種二極體雷射泵浦頭，該二 極管雷射泵浦頭是一種由大功率二極體列陣雷射器與雷射晶體組合在一
起的光電器件，即二極體泵浦的固體雷射器(簡稱DPSSL)，是上百瓦、 千瓦級連續功率輸出的固體雷射器中的關鍵器件。
背景技術：
二極體泵浦的固體雷射器是雷射器家族中的一個重要組成部分，它集 中了二極體雷射器的優點，如效率高、體積小、重量輕，和固體雷射器的 優點，如光束質量好等，在軍事、工業等領域有廣闊的應用前景。二極體
泵浦的固體雷射器的組成部分主要可分為二極體泵浦源、雷射晶體、諧 振腔、電源設備、製冷設備，在其中，二極體泵浦源與雷射晶體組合在一
起又被稱為"二極體雷射泵浦頭"，是DPSSL中的關鍵元器件。
目前市場上比較常見的是百瓦級以下的二極體雷射泵浦頭，對於上百 瓦級的固體雷射器還基本上採用燈泵浦方式，對於千瓦級的二極體泵浦的 固體雷射器國內還未見報導，工業上使用的千瓦級雷射器系統還主要依賴
於C02雷射器。

發明內容
(一) 要解決的技術問題
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種二極體雷射泵浦頭，以提 供一種上百瓦、千瓦級連續功率輸出的二極體雷射泵浦頭，滿足在DPSSL 系統中的應用。
(二) 技術方案
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的
一種二極體雷射泵浦頭，該二極體雷射泵浦頭包括
採用側面光泵浦形式將半導體雷射器列陣器件發出的光均勻地照射 在雷射晶體上的一多邊形密閉型泵浦腔；
位於所述多邊形密閉型泵浦腔內部的一雷射晶體；
用於給二極體雷射泵浦頭進行製冷，中心被挖空，且固定在所述多邊 形密閉型泵浦腔兩端的兩個端板；
用於固定所述多邊形密閉型泵浦腔和雷射晶體，且固定於所述多邊形 密閉型泵浦腔與所述兩個端板之間的兩個支板；
用於給二極體雷射泵浦頭進行製冷，具有至少一個進水口和至少一個 出水口，且與所述兩個端板固定連接的底板。
上述方案中，所述多邊形密閉型泵浦腔是由多個橫截面為多邊形條狀 熱沉1緊密排列圍成的密封的多邊形空腔，在所述多邊形密閉型泵浦腔內 壁由內壁向空腔依次焊接有絕緣片24、電極片21和二極體列陣器件23， 所述絕緣片24、電極片21和二極體列陣器件23相互之間用軟焯料在20(TC 左右進行焊接。
上述方案中，所述熱沉1採用紫銅或無氧銅材料製成，熱沉1的橫截 面的形狀為梯形或菱形；
所述二極體列陣器件23為邊發射陣列雷射器，包含有至少一個發光 單元；
所述電極片21用於為二極體列陣器件23進行散熱及實現電氣連接， 採用紫銅或無氧銅材料製成；
所述絕緣片24用於將二極體列陣器件23與熱沉1進行絕緣，採用 AlN或PeO陶瓷材料。
上述方案中，所述熱沉l進一步具有安裝熱敏電阻的空洞。
上述方案中，所述多邊形密閉型泵浦腔內部進一步套裝一玻璃管7， 所述雷射晶體位於所述玻璃管7內部；
所述玻璃管7用於為雷射晶體製冷，玻璃管7的內徑是所述雷射晶體 直徑的1.2至1.6倍，工作過程中，製冷液將在玻璃管內沿著雷射晶體的 表面流動，將雷射晶體產生的熱帶走；
所述玻璃管7進一步用於將泵浦光會聚到雷射晶體表面，玻璃管7的
材料選用熔融石英。
上述方案中，所述熱沉1表面採用線切割的方法切成至少兩個平面，
用來焊接絕緣片24、電極片21和二極體列陣器件23，並通過設計切割角 度保證所有二極體列陣器件23發出的光均直接垂直透過玻璃管7照射在 雷射晶體2上；
所述玻璃管7的外表面進一步鍍有對泵浦光進行增透的增透膜。
上述方案中，所述雷射晶體為固體雷射器中的增益介質，選用雷射晶 體Nd: YAG，用於吸收半導體雷射器發出的方向性差的泵浦光，產生另 一種波長的雷射，雷射出射方向沿著雷射晶體的中心軸，方向性好。
上述方案中，所述雷射晶體的兩個端面進一步鍍有對雷射波長進行增 透的增透膜，且均經過研磨成球面，以補償工作過程中產生的熱透鏡效應。
上述方案中，所述端板用於為泵浦頭進行製冷，中心被挖空， 一端固 定在所述底板上， 一端與所述支板相接，形成製冷液的通道，用來給熱沉 1和雷射晶體製冷。
上述方案中，所述端板進一步用於固定所述雷射晶體，中心孔尺寸與 雷射晶體的外徑相配合，同時端板也是製冷液的流經通道，在端板下方有 一個製冷液進出口，使製冷液從下方衝進端板的中間，再流經熱沉及雷射 晶體的冷卻通道中。
上述方案中，所述端板採用不鏽鋼或黃銅材料製成，端板與支板之間 以及端板與底板之間通過橡膠圈11密封，橡膠圈選用矽材料或氟材料， 端板與支板之間用螺釘固定，端板與底板之間用銷釘9和螺釘固定。
上述方案中，所述支板用於固定熱沉l、雷射晶體2以及玻璃管7之 間的相對位置，直接加工出若干個圓柱體與熱沉的沉孔相連接，支板中央 孔用來固定玻璃管7的位置，然後用橡膠圈ll、玻璃管壓圈8、矽膠及螺 釘一起將玻璃管7固定在兩個對稱的支板之間。
上述方案中，所述支板採用黃銅材料製成，其上對稱有若干個空心圓 柱，空心圓柱的材料選用黃銅，並採用銀銅焊料將空心圓柱焊燒結在支板 上，用於固定熱沉位置及通製冷液體使用；
所述支板與熱沉接觸的表面進一步鍍有一層絕緣漆，且支板與熱沉1 之間釆用橡膠圈ll密封。
上述方案中，所述底板內具有製冷液體出入的水道，底面有至少一個
水道接口，端板與底板之間用銷釘9固定位置後用橡膠密封圈11及螺釘 連接固定在一起。
上述方案中，所述橡膠密封圈11用於密封，防止製冷液體流出，為 矽橡膠或氟橡膠，具體尺寸根據實際要求而定。
上述方案中，所述底板上進一步固定有電極板6，用來固定電極，整 個二極體雷射泵浦頭中封裝的列陣器件採用電學串聯方式連接，同一個熱 沉上的列陣器件之間採用軟焊料完成電學接觸，熱沉和熱沉之間的列陣器 件之間採用電線連接，最終的正負極固定在電極板6上。
上述方案中，所述雷射晶體、支板、端板與石英玻璃管、金屬壓圈以 及玻璃管壓圈共軸。
(三)有益效果 從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果-
1、 本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭，其特點首先在於使用的二 極管雷射器列陣器件的封裝形式為多條線性封裝。單個列陣器件的長度為 llmm，額定連續輸出功率為20W，最大輸出功率為30W,額定工作電流 為25A,最大工作電流為38A，最大工作電壓為2V，與市場上出售的連 續40W標準列陣器件相比，出光腔面處光功率密度較小，可靠性更好。 雷射晶體是增益介質，形狀為圓形棒狀結構，市場上常見的是Nd: YAG。
2、 本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭，其特點還在於泵浦方式採 用側面泵浦。在側面泵浦的結構中，泵浦光的吸收是比較重要的因素，它 會影響到最終固體雷射器的效率。在本發明中，通過設計封裝二極體雷射 器列陣器件的熱沉形狀及封裝方式，使泵浦頭結構緊湊，實現了從側面n
(n>10)個方向對雷射晶體進行照射，而且熱沉之間相互封閉，使泵浦光 不會發生洩露，從而提高了晶體對泵浦光的吸收效率。根據二極體雷射泵 浦頭的設計功率大小，可以選擇側面泵浦的方向數目n及熱沉和晶體的長 度Ll禾口 L2，當n選擇為14，Ll和L2分別為16cm和20cm時，連續1064nm 雷射輸出最大功率可大於IOOOW，泵浦效率可大於25%，光電轉換效率大 於10%。
3、 本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭，冷卻水採用由下至上的流 動方式，冷卻水的進、出口均在底板上，在外部沒有多餘的水嘴和水管連 接，結構簡單，拆裝方便，更適合於工業應用。
4、 本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭，熱沉上帶有熱敏電阻探頭
用來監測熱沉的溫度，從而反映二極體雷射器的工作波長是否合適。


圖1為本發明提供的二極體雷射泵浦頭的結構示意圖； 圖2為本發明提供的二極體列陣雷射器的結構示意圖； 圖3為本發明提供的二極體雷射泵浦頭的水路示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實 施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭，採用側面光泵浦形式將半導體 雷射器列陣器件發出的光均勻地照射在雷射晶體棒上，通過設計合適的熱 沉結構和半導體雷射器列陣器件的封裝結構，形成了簡單的多邊形密閉型 泵浦腔，將泵浦光限制在雷射晶體有效的吸收範圍裡，提高了吸收效率。 這種二極體雷射泵浦頭結構主要包括了二極體雷射器列陣器件、雷射晶體 Nd: YAG、石英玻璃管、熱沉、支板、端板、金屬壓圈、底板、橡膠密封 圈，製冷液體從泵浦頭的底板出入，外部無須多餘的水管連接。這種二極 管雷射泵浦頭結構可以通過增加和減少熱沉、雷射晶體的長度來滿足不同 雷射功率輸出需求
如圖l、圖2和圖3所示，圖1為本發明提供的二極體雷射泵浦頭的 結構示意圖，圖2為本發明提供的二極體列陣雷射器的結構示意圖，圖3 為本發明提供的二極體雷射泵浦頭的水路示意圖。
本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭包括採用側面光泵浦形式將半 導體雷射器列陣器件發出的光均勻地照射在雷射晶體上的一多邊形密閉 型泵浦腔；位於所述多邊形密閉型泵浦腔內部的一雷射晶體；用於給二極 管雷射泵浦頭進行製冷，中心被挖空，且固定在所述多邊形密閉型泵浦腔
兩端的兩個端板；用於固定所述多邊形密閉型泵浦腔和雷射晶體，且固定
於所述多邊形密閉型泵浦腔與所述兩個端板之間的兩個支板；用於給二極 管雷射泵浦頭進行製冷，具有至少一個進水口和至少一個出水口，且與所 述兩個端板固定連接的底板。
上述多邊形密閉型泵浦腔是由多個橫截面為多邊形條狀熱沉(1)緊 密排列圍成的密封的多邊形空腔，在所述多邊形密閉型泵浦腔內壁由內壁 向空腔依次焊接有絕緣片(24)、電極片(21)和二極體列陣器件(23)， 所述絕緣片(24)、電極片(21)和二極體列陣器件(23)相互之間用軟 焊料在200。C左右進行焊接。
上述熱沉(1)採用紫銅或無氧銅材料製成，熱沉(1)的橫截面的形
狀為梯形或菱形；所述二極體列陣器件(23)為邊發射陣列雷射器，包含 有至少一個發光單元；所述電極片(21)用於為二極體列陣器件(23)進
行散熱及實現電氣連接，採用紫銅或無氧銅材料製成；所述絕緣片(24) 用於將二極體列陣器件(23)與熱沉(1)進行絕緣，採用AlN或PeO陶 瓷材料。
上述熱沉(1)進一步具有安裝熱敏電阻的空洞。
上述多邊形密閉型泵浦腔內部進一步套裝一玻璃管(7)，所述雷射晶 體位於所述玻璃管(7)內部；所述玻璃管(7)用於為雷射晶體製冷，玻 璃管(7)的內徑是所述雷射晶體直徑的1.2至1.6倍，工作過程中，製冷 液將在玻璃管內沿著雷射晶體的表面流動，將雷射晶體產生的熱帶走；所 述玻璃管(7)進一步用於將泵浦光會聚到雷射晶體表面，玻璃管(7)的 材料選用熔融石英。
上述熱沉(1)表面釆用線切割的方法切成至少兩個平面，用來焊接 絕緣片(24)、電極片(21)和二極體列陣器件(23)，並通過設計切割角 度保證所有二極體列陣器件(23)發出的光均直接垂直透過玻璃管(7) 照射在雷射晶體(2)上；所述玻璃管(7)的外表面進一步鍍有對泵浦光 進行增透的增透膜。
上述雷射晶體為固體雷射器中的增益介質，選用雷射晶體Nd: YAG， 用於吸收半導體雷射器發出的方向性差的泵浦光，產生另一種波長的激 光，雷射出射方向沿著雷射晶體的中心軸，方向性好。
上述雷射晶體的兩個端面進一步鍍有對雷射波長進行增透的增透膜， 且均經過研磨成球面，以補償工作過程中產生的熱透鏡效應。
上述端板用於為泵浦頭進行製冷，中心被挖空， 一端固定在所述底板 上， 一端與所述支板相接，形成製冷液的通道，用來給熱沉(1)和雷射 晶體製冷。
上述端板進一步用於固定所述雷射晶體，中心孔尺寸與雷射晶體的外 徑相配合，同時端板也是製冷液的流經通道，在端板下方有一個製冷液進 出口，使製冷液從下方衝進端板的中間，再流經熱沉及雷射晶體的冷卻通 道中。
上述端板採用不鏽鋼或黃銅材料製成，端板與支板之間以及端板與底 板之間通過橡膠圈(11)密封，橡膠圈選用矽材料或氟材料，端板與支板 之間用螺釘固定，端板與底板之間用銷釘(9)和螺釘固定。
上述支板用於固定熱沉(1)、雷射晶體(2)以及玻璃管(7)之間的 相對位置，直接加工出若干個圓柱體與熱沉的沉孔相連接，支板中央孔用 來固定玻璃管(7)的位置，然後用橡膠圈(11)、玻璃管壓圈(8)、矽膠 及螺釘一起將玻璃管(7)固定在兩個對稱的支板之間。
上述支板採用黃銅材料製成，其上對稱有若干個空心圓柱，空心圓柱 的材料選用黃銅，並採用銀銅焊料將空心圓柱焊燒結在支板上，用於固定 熱沉位置及通製冷液體使用；所述支板與熱沉接觸的表面進一步鍍有一層 絕緣漆，且支板與熱沉(1)之間採用橡膠圈(11)密封。
上述底板內具有製冷液體出入的水道，底面有至少一個水道接口，端 板與底板之間用銷釘(9)固定位置後用橡膠密封圈(11)及螺釘連接固 定在一起。
上述橡膠密封圈(11)用於密封，防止製冷液體流出，為矽橡膠或氟 橡膠，具體尺寸根據實際要求而定。
上述底板上進一步固定有電極板(6)，用來固定電極，整個二極體激 光泵浦頭中封裝的列陣器件採用電學串聯方式連接，同一個熱沉上的列陣 器件之間採用軟焊料完成電學接觸，熱沉和熱沉之間的列陣器件之間採用 電線連接，最終的正負極固定在電極板(6)上。
上述雷射晶體、支板、端板與石英玻璃管、金屬壓圈以及玻璃管壓圈
共軸。
下面結合圖1、圖2和圖3，分別對構成本發明提供的二極體雷射泵 浦頭的各組件的作用進行詳細的說明。
圖中的(1)是用來安裝二極體列陣雷射器的熱沉，它的材料一般採 用紫銅或無氧銅，多個熱沉圍成一個密封的多邊形腔，使列陣器件發出的 泵浦光均照射在雷射晶體上，且被限制在腔中。根據所需泵浦功率的大小， 可選擇熱沉所圍成的腔的形狀，當分別為五邊形、六邊形和七邊形時，二
極管列陣雷射器將分別從側面10， 12， 14個方向泵浦雷射晶體(2)。
圖中的(2)是雷射晶體，是固體雷射器中的增益介質。Nd: YAG是 常用的晶體之一，也可使用同樣尺寸的其他晶體。
圖中的(23)是二極體列陣器件，電極片(21)是用來給二極體列陣 器件(23)散熱的電極片，材料可為紫銅或無氧銅，絕緣片(24)是用來 將二極體列陣器件和熱沉進行絕緣的陶瓷片，材料一般採用A1N或PeO 等。二極體列陣器件(23)、電極片(21)、陶瓷片(24)相互之間用軟焊 料在2000左右進行焊接，並焊接在熱沉(1)上。熱沉(1)表面用線切 割的方法切成兩個(或多個)平面用來安裝二極體列陣器件，通過設計切 割角度保證所有二極體列陣器件發出的光均直接垂直透過玻璃管(7)照 射在雷射晶體(2)上。
圖中的(3)是二極體雷射泵浦頭機械結構中的端板零件，端板(3) 主要用來給泵浦頭進行製冷，它的中心被挖空，如圖3中所示， 一端與底 板(5)相接， 一端與支板(4)相接，形成製冷液的通道，用來給熱沉(1) 和晶體(2)製冷。端板(3)採用不鏽鋼或黃銅材料製成，端板(3)與 支板之間以及端板(3)與底板(5)之間通過橡膠圈(11)密封，橡 膠圈可選用矽材料或氟材料，端板(3)與支板之間用螺釘固定，端板(3) 與底板(5)之間用銷釘(9)和螺釘固定。
圖中的(4)是支板零件，它主要用來固定熱沉(1)、雷射晶體(2) 以及玻璃管(7)之間的相對位置。支板(4)可用黃銅製成，其上對稱有 7個空心圓柱，材料可選用黃銅，用銀銅焊燒結在支板(4)上，用於固定 熱沉位置及通製冷液體使用，支板(4)與熱沉(1)之間需要用橡膠圈(11)
密封。支板(4)中央孔用來固定玻璃管(7)的位置，然後用橡膠圈(11)、 玻璃管壓圈(8)、矽膠及螺釘一起將玻璃管(7)固定在兩個對稱的支板 之間。
圖中的(5)是底板零件，在其上打有製冷液的通道，三個進水口和 三個出水口均開在底板(5)的下面，圖3中繪出了底板的部分剖面，可 以看到其中的一個進水口和出水口的位置。液體通道與端板(3)上的長 橢圓形的通道相接，製冷液體自下而上流動，端板(3)與底板(5)之間 用銷釘(9)固定位置後用橡膠密封圈(11)及螺釘連接固定在一起。
圖中的(6)是電極板，用來固定電極使用的。整個二極體雷射泵浦 頭中封裝的列陣器件採用電學串聯方式連接，同一個熱沉上的列陣器件之 間採用軟焊料(如銦)完成電學接觸，熱沉和熱沉之間的列陣器件之間採 用直徑大於6mm的電線連接，最終的正負極固定在電極板上。
圖中的(7)是玻璃管，玻璃管的作用有兩點 一是用來為雷射晶體 製冷， 一般來說玻璃管的內徑是雷射晶體直徑的L2 1.6倍，工作過程中， 製冷液將在玻璃管內沿著雷射晶體的表面流動，將雷射晶體產生的熱帶 走；二是用來將泵浦光會聚到雷射晶體表面，所以玻璃管的材料選用熔融 石英，對於808nm的光的透射率可以達到95%以上。如前所述，玻璃管 (7)將用橡膠圈(11)、玻璃管壓圈(8)、矽膠及螺釘固定在兩個對稱的 支板(4)之間。
圖中的(10)是用來固定雷射晶體的晶體壓圈零件，材料可選用不鏽 鋼或黃銅。
另外，本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭，可以根據要求輸出的激 光功率大小，設計不同的熱沉、雷射晶體的縱向長度；也可以根據要求輸 出的雷射功率大小，選用不同尺寸的雷射晶體。
下面詳細說明本發明提供的這種二極體雷射泵浦頭的具體裝配過程。 步驟1、將製備好的二極體列陣雷射器(23)焊接在熱沉(1)上，引 出正、負電極線；
步驟2、用螺釘將封裝好的熱沉(1)與支板(4)固定起來，在熱沉 與支板的聯繫之間採用橡膠.圈密封；
步驟3、將準備好的玻璃管(7)放在兩個支板的中心孔處，用矽膠和
橡膠圈(11)先將其固定在支板上，然後用玻璃管壓圈(8)用螺釘固定
在支板上，將玻璃管(7)壓緊；
步驟4、將端板(3)用螺釘固定在支板(4)上，兩者之間用橡膠圈
(11)進行密封；
步驟5、用銷釘將端板(3)和底板(5)組裝在一起，用螺釘固定， 中間用橡膠圈進行密封；
步驟6、將雷射晶體(2)放置在端板中心孔處，在雷射晶體兩端放上 橡膠圈(11)、晶體壓圈(10)，然後用螺釘進行壓緊固定；
步驟7、將熱沉上的正、負電極線按照電氣串聯方式連接起來，引出 總的正、負電極，將其用螺釘固定在電極板(6)上；
步驟8、將KT100的熱敏電阻用矽膠固定在熱沉(1)上，用來監測 熱沉溫度；
步驟9、將上述裝配好的雷射頭進行試水測試，調節制冷機控制水流 量大小及加大水壓檢測有無滲漏現象。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而 已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，該二極體雷射泵浦頭包括採用側面光泵浦形式將半導體雷射器列陣器件發出的光均勻地照射在雷射晶體上的一多邊形密閉型泵浦腔；位於所述多邊形密閉型泵浦腔內部的一雷射晶體；用於給二極體雷射泵浦頭進行製冷，中心被挖空，且固定在所述多邊形密閉型泵浦腔兩端的兩個端板；用於固定所述多邊形密閉型泵浦腔和雷射晶體，且固定於所述多邊形密閉型泵浦腔與所述兩個端板之間的兩個支板；用於給二極體雷射泵浦頭進行製冷，具有至少一個進水口和至少一個出水口，且與所述兩個端板固定連接的底板。
2、 根據權利要求1所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述多 邊形密閉型泵浦腔是由多個橫截面為多邊形條狀熱沉(1)緊密排列圍成 的密封的多邊形空腔，在所述多邊形密閉型泵浦腔內壁由內壁向空腔依次 焊接有絕緣片(24)、電極片(21)和二極體列陣器件(23)，所述絕緣片(24)、電極片(21)和二極體列陣器件(23)相互之間用軟焊料在20(TC 左右進行焊接。
3、 根據權利要求2所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於， 所述熱沉(1)採用紫銅或無氧銅材料製成，熱沉(1)的橫截面的形狀為梯形或菱形；所述二極體列陣器件(23)為邊發射陣列雷射器，包含有至少一個發 光單元；所述電極片(21)用於為二極體列陣器件(23)進行散熱及實現電氣 連接，採用紫銅或無氧銅材料製成；所述絕緣片(24)用於將二極體列陣器件(23)與熱沉(1)進行絕 緣，採用AlN或PeO陶瓷材料。
4、 根據權利要求3所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述熱 沉(1)進一步具有安裝熱敏電阻的空洞。
5、 根據權利要求1或2所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所 述多邊形密閉型泵浦腔內部進一步套裝一玻璃管(7)，所述雷射晶體位於 所述玻璃管(7)內部；所述玻璃管(7)用於為雷射晶體製冷，玻璃管(7)的內徑是所述激 光晶體直徑的1.2至1.6倍，工作過程中，製冷液將在玻璃管內沿著雷射 晶體的表面流動，將雷射晶體產生的熱帶走；所述玻璃管(7)進一步用於將泵浦光會聚到雷射晶體表面，玻璃管 (7)的材料選用熔融石英。
6、 根據權利要求5所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於， 所述熱沉(1)表面採用線切割的方法切成至少兩個平面，用來焊接絕緣片(24)、電極片(21)和二極體列陣器件(23)，並通過設計切割角 度保證所有二極體列陣器件(23)發出的光均直接垂直透過玻璃管(7) 照射在雷射晶體(2)上；所述玻璃管(7)的外表面進一步鍍有對泵浦光進行增透的增透膜。
7、 根據權利要求1所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述激 光晶體為固體雷射器中的增益介質，選用雷射晶體Nd: YAG，用於吸收 半導體雷射器發出的方向性差的泵浦光，產生另一種波長的雷射，雷射出 射方向沿著雷射晶體的中心軸，方向性好。
8、 根據權利要求7所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述激 光晶體的兩個端面進一步鍍有對雷射波長進行增透的增透膜，且均經過研 磨成球面，以補償工作過程中產生的熱透鏡效應。
9、 根據權利要求1所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述端 板用於為泵浦頭進行製冷，中心被挖空， 一端固定在所述底板上， 一端與 所述支板相接，形成製冷液的通道，用來給熱沉(1)和雷射晶體製冷。
10、 根據權利要求9所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述端 板進一步用於固定所述雷射晶體，中心孔尺寸與雷射晶體的外徑相配合， 同時端板也是製冷液的流經通道，在端板下方有一個製冷液進出口，使制 冷液從下方衝進端板的中間，再流經熱沉及雷射晶體的冷卻通道中。
11、 根據權利要求l、 9或10中任一項所述的二極體雷射泵浦頭，其 特徵在於，所述端板採用不鏽鋼或黃銅材料製成，端板與支板之間以及端 板與底板之間通過橡膠圈(11)密封，橡膠圈選用矽材料或氟材料，端板與支板之間用螺釘固定，端板與底板之間用銷釘(9)和螺釘固定。
12、 根據權利要求1所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述支 板用於固定熱沉(1)、雷射晶體(2)以及玻璃管(7)之間的相對位置， 直接加工出若干個圓柱體與熱沉的沉孔相連接，支板中央孔用來固定玻璃 管(7)的位置，然後用橡膠圈(11)、玻璃管壓圈(8)、矽膠及螺釘一起 將玻璃管(7)固定在兩個對稱的支板之間。
13、 根據權利要求12所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述 支板採用黃銅材料製成，其上對稱有若干個空心圓柱，空心圓柱的材料選 用黃銅，並採用銀銅焊料將空心圓柱焊燒結在支板上，用於固定熱沉位置 及通製冷液體使用；所述支板與熱沉接觸的表面進一步鍍有一層絕緣漆，且支板與熱沉 (1)之間釆用橡膠圈(11)密封。
14、 根據權利要求1所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述底 板內具有製冷液體出入的水道，底面有至少一個水道接口，端板與底板之 間用銷釘(9)固定位置後用橡膠密封圈(11)及螺釘連接固定在一起。
15、 根據權利要求14所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述 橡膠密封圈(11)用於密封，防止製冷液體流出，為矽橡膠或氟橡膠，具 體尺寸根據實際要求而定。
16、 根據權利要求1所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述底 板上進一步固定有電極板(6)，用來固定電極，整個二極體雷射泵浦頭中 封裝的列陣器件採用電學串聯方式連接，同一個熱沉上的列陣器件之間採 用軟焊料完成電學接觸，熱沉和熱沉之間的列陣器件之間採用電線連接， 最終的正負極固定在電極板(6)上。
17、 根據權利要求l所述的二極體雷射泵浦頭，其特徵在於，所述激 光晶體、支板、端板與石英玻璃管、金屬壓圈以及玻璃管壓圈共軸。
全文摘要
本發明涉及光電子技術領域，公開了一種二極體雷射泵浦頭，包括採用側面光泵浦形式將半導體雷射器列陣器件發出的光均勻地照射在雷射晶體上的一多邊形密閉型泵浦腔；位於所述多邊形密閉型泵浦腔內部的一雷射晶體；用於給二極體雷射泵浦頭進行製冷，中心被挖空，且固定在所述多邊形密閉型泵浦腔兩端的兩個端板；用於固定所述多邊形密閉型泵浦腔和雷射晶體，且固定於所述多邊形密閉型泵浦腔與所述兩個端板之間的兩個支板；用於給二極體雷射泵浦頭進行製冷，具有至少一個進水口和至少一個出水口，且與所述兩個端板固定連接的底板。利用本發明，提供了一種上百瓦、千瓦級連續功率輸出的二極體雷射泵浦頭，滿足了在DPSSL系統中的應用。
文檔編號H01S3/04GK101364705SQ200710120050
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月8日 優先權日2007年8月8日
發明者劉媛媛, 方高瞻, 偉 李, 馬驍宇 申請人:中國科學院半導體研究所