一種提高面陣LD泵浦耦合均勻性的裝置的製作方法

2023-05-09 04:11:16

本實用新型屬於雷射器泵浦耦合技術領域，具體地說涉及一種提高面陣LD泵浦耦合均勻性的裝置。

背景技術：

雷射二極體(簡稱為LD)具有可靠性高、壽命長、能量在光譜上集中等優點，成為目前新型固體雷射器的首選泵浦源。隨著雷射裝置規模的擴大，需要採用LD陣列提供足夠的泵浦能量。由於LD封裝工藝的限制，LD巴條間的指向不一致，將獲得調製較大的泵浦場。將大面陣LD陣列分為多個小面陣LD陣列樣本，通過多樣本疊加可以獲得較均勻的泵浦場，但由於受機械結構的制約，大面陣分為小面陣的數量仍然有限，分面陣的方法通常不能為泵浦場疊加帶來足夠的樣本數，使得泵浦場場的均勻性受到很大的限制。多個小面陣採取擬球面的方法進行排列，可以在一定程度上提高泵浦場的均勻性，但同樣受到樣本數的限制，使得效果不是非常理想。微透鏡陣列方法是提高泵浦均勻性的最佳方法，但其設計複雜、製作成本高、裝調工藝要求苛刻，使其無法成為一種常用的提高泵浦均勻性的方法。

技術實現要素：

針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種結構簡單、成本低、克服增益調製而導致被放大雷射的近場劣化問題的提高面陣LD泵浦耦合均勻性的裝置。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種提高面陣LD泵浦耦合均勻性的裝置，包括增益介質和至少一個均化單元，所述均化單元包括LD陣列、耦合透鏡組和耦合多稜鏡，所述LD陣列的發光面法線、耦合透鏡組的中心法線和耦合多稜鏡的中心軸線重合，所述耦合透鏡組中透鏡的數量與耦合多稜鏡的出射面個數相同，所述耦合透鏡組和耦合多稜鏡將LD陣列發射的泵浦光束等分為多束等分光束，等分光束經耦合透鏡組聚焦或發散後同時入射至增益介質的泵浦入射面並在所述泵浦入射面上重合，沿著LD陣列中雷射二極體巴條的快軸方向，在泵浦入射面上重合的等分光束的口徑與增益介質內泵浦區尺寸相同。

進一步，所述LD陣列由多個雷射二極體巴條平行疊加組成，所述雷射二極體巴條快軸方向進行準直。

進一步，所述耦合多稜鏡沿著LD陣列中雷射二極體巴條的排列方向多等分。

進一步，所述耦合透鏡組中透鏡為正透鏡或負透鏡。

進一步，所述耦合透鏡組與耦合多稜鏡間隔設置，且耦合透鏡組位於耦合多稜鏡的入射面處，所述泵浦光束被耦合透鏡組等分為多束等分光束，且等分光束經耦合透鏡組聚焦或發散後入射至耦合多稜鏡。

進一步，所述耦合透鏡組與耦合多稜鏡間隔設置，且耦合透鏡組位於耦合多稜鏡的出射面處，所述泵浦光束被耦合多稜鏡等分為多束等分光束，所述等分光束經耦合透鏡組聚焦或發散後入射至增益介質的泵浦入射面。

進一步，所述耦合透鏡組位於耦合多稜鏡的入射面上，且透鏡沿著LD陣列中雷射二極體巴條的排列方向依次設置。

進一步，所述耦合透鏡組位於耦合多稜鏡的出射面上，且透鏡分別位於不同的出射面上。

進一步，所述至少一個均化單元以增益介質為球心進行擬球面排列。

進一步，所述耦合透鏡組中透鏡和耦合多稜鏡的通光面、增益介質的泵浦入射面均鍍有泵浦光束的高透膜層。

本實用新型的有益效果是：

通過耦合透鏡組和耦合多稜鏡對LD陣列發射的泵浦光束進行等分，等分光束的口徑無需與增益介質內泵浦區尺寸相同，可以通過耦合透鏡組進行聚焦或發散，聚焦或發散後的等分光束同時入射至增益介質的泵浦入射面且重合，同時，沿著LD陣列中雷射二極體巴條的快軸方向，在泵浦入射面上重合的等分光束的口徑與增益介質內泵浦區尺寸相同，增加增益介質內泵浦區中泵浦光場的樣本數，提高泵浦光場的均勻性，有利於平衡增益介質內的熱沉積，提高增益介質的增益均勻性，克服因增益調製而導致被放大雷射的近場劣化問題，結構簡單，成本低。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2(a)是未採用本申請的泵浦場圖像；

圖2(b)是採用本申請後的泵浦場圖像。

附圖中：1-LD陣列、2-耦合多稜鏡、3-增益介質、4-耦合透鏡組、5-泵浦光束、6-等分光束。

具體實施方式

為了使本領域的人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述，基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。

下面結合附圖和較佳的實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例一：

如圖1所示，一種提高面陣LD泵浦耦合均勻性的裝置，包括增益介質3和均化單元，所述均化單元包括LD陣列1、耦合透鏡組4和耦合多稜鏡2，所述LD陣列1的發光面法線、耦合透鏡組4的中心法線和耦合多稜鏡2的中心軸線重合，所述LD陣列1由多個雷射二極體巴條平行疊加組成，所述雷射二極體巴條快軸方向進行準直，所述耦合多稜鏡2沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的排列方向多等分。所述耦合透鏡組4中的透鏡、耦合多稜鏡2的入射面和出射面(即耦合多稜鏡2的通光面)、增益介質3的泵浦入射面均鍍有泵浦光束5的高透膜層，所述增益介質3的泵浦入射面鍍有雷射束的高反膜，所述增益介質3的雷射束入射面鍍有雷射束的高透膜。

在其他一些實施例中，所述均化單元設為2個以上，多個均化單元以增益介質3為球心進行擬球面排列。

所述耦合透鏡組4中透鏡的數量與耦合多稜鏡2的出射面個數相同，本實施例中設置3個負透鏡，所述耦合透鏡組4與耦合多稜鏡2間隔設置，且耦合透鏡組4位於耦合多稜鏡2的入射面處，所述LD陣列1發射的泵浦光束5被耦合透鏡組4等分為3束等分光束6，同時，負透鏡對等分光束6進行發散，經發散後的等分光束6入射至耦合多稜鏡2，經耦合多稜鏡2的出射面出射後發生折射，折射後的等分光束6同時達到增益介質3的泵浦入射面，並在泵浦入射面上重合。由於負透鏡的發散作用，沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，在泵浦入射面上重合的等分光束6的口徑與增益介質3內泵浦區尺寸相同。另外，當沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，等分光束6的口徑大於增益介質3內泵浦區尺寸時，將透鏡設為正透鏡，對等分光束6進行聚焦。

實施例二：

如圖1所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

所述耦合透鏡組4與耦合多稜鏡2間隔設置，且耦合透鏡組4位於耦合多稜鏡2的出射面處，所述LD陣列1發射的泵浦光束5被耦合多稜鏡2等分為多束等分光束6，負透鏡對等分光束6進行發散，經發散後的等分光束6同時達到增益介質3的泵浦入射面，並在泵浦入射面上重合。另外，當沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，等分光束6的口徑大於增益介質3內泵浦區尺寸時，將透鏡設為正透鏡，對等分光束6進行聚焦。

實施例三：

如圖1所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

所述耦合透鏡組4位於耦合多稜鏡2的入射面上，也就是說，所述耦合透鏡組4與耦合多稜鏡2加工為一體，耦合透鏡組4中的透鏡為負透鏡，所述負透鏡沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的排列方向依次設置，所述泵浦光束5被負透鏡等分為等分光束6，同時，負透鏡對等分光束6進行發散，經發散後的等分光束6依次入射至耦合多稜鏡2，經耦合多稜鏡2的出射面出射後發生折射，折射後的等分光束6同時達到增益介質3的泵浦入射面，並在泵浦入射面上重合。另外，當沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，等分光束6的口徑大於增益介質3內泵浦區尺寸時，將透鏡設為正透鏡，對等分光束6進行聚焦。

實施例四：

如圖1所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

所述耦合透鏡組4位於耦合多稜鏡2的出射面上，也就是說，所述耦合透鏡組4與耦合多稜鏡2加工為一體，耦合透鏡組4中的透鏡為負透鏡，所述負透鏡分別位於不同的出射面上。所述LD陣列1發射的泵浦光束5被耦合多稜鏡2等分為多束等分光束6，負透鏡對等分光束6進行發散，經發散後的等分光束6同時達到增益介質3的泵浦入射面，並在泵浦入射面上重合。另外，當沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，等分光束6的口徑大於增益介質3內泵浦區尺寸時，將透鏡設為正透鏡，對等分光束6進行聚焦。

實施例五：

如圖1所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，所述LD陣列1的發光面尺寸為42mm，增益介質3內泵浦區尺寸為14mm，所述LD陣列1發射的泵浦光束4直接入射至增益介質3的泵浦入射面，採用CCD採集泵浦場圖像如圖2(a)。

所述耦合透鏡組4與耦合多稜鏡2間隔設置，其中，耦合多稜鏡2的出射面為6個，在耦合多稜鏡2的出射面處設置6個負透鏡，均化單元與增益介質3的中心距L＝500mm，負透鏡的焦距f＝L，泵浦光束4被耦合多稜鏡2等分為6束等分光束5，等分光束5後經負透鏡發散，增益介質3內泵浦區中泵浦光場由6個面積完全相等的泵浦光場疊加，增加泵浦光場的樣本數，同時，沿著LD陣列1中雷射二極體巴條的快軸方向，在泵浦入射面上重合的等分光束6的口徑為14mm，採用CCD採集泵浦場圖像如圖2(b)。將圖2(a)和(b)比較可以看出，圖2(b)中泵浦區內泵浦光場均勻性得到顯著提高。

以上已將本實用新型做一詳細說明，以上所述，僅為本實用新型之較佳實施例而已，當不能限定本實用新型實施範圍，即凡依本申請範圍所作均等變化與修飾，皆應仍屬本實用新型涵蓋範圍內。