一種高功率玻璃摻雜雷射器的製造方法

2023-06-02 01:07:11 3

一種高功率玻璃摻雜雷射器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及雷射【技術領域】，公開了一種高功率玻璃摻雜雷射器，包括泵浦結構、雷射增益介質和輸出耦合鏡；雷射增益介質為一超薄玻璃摻雜碟片，其後反射面鍍對泵浦光和雷射的高反射膜，與輸出耦合鏡構成雷射諧振腔，前通光面上設有一個對泵浦光和雷射透明的散熱基片；所述泵浦結構包括泵浦源、準直單元和多次反射泵浦耦合單元；所述多次反射泵浦耦合單元包括兩個球面反射耦合鏡，分別位於所述諧振腔兩側。採用超薄玻璃摻雜碟片的雷射增益介質加上具有高導熱係數的散熱基片，一方面有效提高了散熱性能，另一方面可大大降低其出光閾值；配合球面反射耦合鏡結構的多次反射泵浦耦合單元，大大提高泵浦耦合效率，獲得高功率輸出的玻璃摻雜雷射器。
【專利說明】一種高功率玻璃摻雜雷射器【技術領域】
[0001]本實用新型涉及雷射【技術領域】，尤其涉及一種高功率玻璃摻雜雷射器。
【背景技術】
[0002]鉺玻璃雷射器的1.55 μ m雷射處於人眼安全範圍，與光通訊窗口匹配，並處於大氣紅外窗口，因此其在雷射告警、雷射指示、雷射測距、風速測量、雷射雷達、材料分析、以及雷射醫療等領域具有重要的應用價值。然而半導體泵浦的玻璃摻雜雷射器，由於玻璃導熱係數小，所能承受的最大泵浦光強有限，因此限制了其雷射輸出功率的進一步提高，一般多在一百毫瓦以下。

【發明內容】

[0003]本實用新型的目的在於提出一種高功率玻璃摻雜雷射器，改善了散熱性能的同時，提高了泵浦效率，而且結構簡單，易於批量製作。
[0004]為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為:一種高功率玻璃摻雜雷射器，包括泵浦結構、雷射增益介質和輸出稱合鏡。其中，雷射增益介質為一超薄玻璃摻雜碟片，其兩平面分別為後反射面和前通光面；所述後反射面鍍對泵浦光和雷射的高反射膜，與輸出耦合鏡構成雷射諧振腔；所述前通光面上設有一個對泵浦光和雷射透明的散熱基片；所述泵浦結構包括泵浦源、準直單元和多次反射泵浦耦合單元；所述多次反射泵浦耦合單元包括兩個球面反射耦合鏡，分別位於所述諧振腔兩側；其中一球面反射耦合鏡中間設有一通光孔，所述泵浦源的泵浦光經準直單元準直後通過該通光孔入射，經散熱基片入射到超薄玻璃摻雜碟片上進行泵浦，並由其後反射面反射後入射到另一球面反射耦合鏡上，被該球面反射耦合鏡沿原路返回，在所述兩球面反射耦合鏡和超薄玻璃摻雜碟片的後反射面之間多次來回反射，對超薄玻璃摻雜碟片進行多次泵浦；超薄玻璃摻雜碟片的受激輻射光經散熱基片後由輸出I禹合 鏡輸出雷射。
[0005]進一步的，所述超薄玻璃摻雜碟片通過其後反射面粘接在一熱沉上。
[0006]進一步的，所述超薄玻璃摻雜碟片為超薄摻鉺玻璃片，其厚度在10_5m到10_4m數量級。
[0007]進一步的，所述散熱基片的通光面鍍對泵浦光和雷射的增透膜。
[0008]進一步的，所述輸出耦合鏡為一平凹鏡。
[0009]進一步的，所述散熱基片和輸出耦合鏡之間設有選頻光學元件、倍頻元件或可飽和吸收體中的一種或多種組合；或所述散熱基片由一可飽和吸收體替代。
[0010]進一步的，所述散熱基片為具有高導熱係數的平片，與所述超薄玻璃摻雜碟片的前通光面通過深化光膠粘接或高溫鍵合在一起。
[0011]進一步的，所述準直單元為光纖準直器。
[0012]進一步的,所述超薄玻璃摻雜碟片為Cr4+:YAG、Yb:YAG> Er:glass、Er:Yb:glass、Nd:YV04 或 Nd:YAG。[0013]進一步的，所述散熱基片採用與超薄玻璃摻雜碟片相同或不同基質的玻璃或晶體。
[0014]本實用新型的有益效果為:本實用新型採用超薄玻璃摻雜碟片的雷射增益介質加上具有高導熱係數的散熱基片，一方面有效提高了散熱性能，另一方面可大大降低其出光閾值；配合球面反射耦合鏡結構的多次反射泵浦耦合單元，大大提高了泵浦耦合效率，可有效提高雷射功率，獲得高功率輸出的玻璃摻雜雷射器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型雷射器實施例一結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型雷射器實施例二結構示意圖。
[0017]附圖標示:11、超薄玻璃摻雜碟片；111、前通光面；112、後反射面；12、散熱基片；13、熱沉；14、輸出稱合鏡；15、球面反射稱合鏡；16、光纖準直器；17、選頻光學兀件。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型做進一步說明。
[0019]本實用新型採用超薄玻璃摻雜碟片的雷射增益介質加上具有高導熱係數的散熱基片，一方面有效提高了散熱性能，另一方面可大大降低其出光閾值；配合球面反射耦合鏡結構的多次反射慄浦I禹合單兀，大大提聞了慄浦稱合效率，可有效提聞雷射功率，獲得聞功率輸出的玻璃摻雜雷射器。
[0020]具體的，該高功率玻璃摻雜雷射器，包括泵浦結構、雷射增益介質和輸出耦合鏡。其中，雷射增益介質為一超薄玻璃摻雜碟片，其兩平面分別為後反射面和前通光面。後反射面鍍對泵浦光和雷射的高反射膜，與輸出耦合鏡構成雷射諧振腔；前通光面上設有一個對泵浦光和雷射透明的散熱基片。泵浦結構包括泵浦源、準直單元和多次反射泵浦耦合單元，該多次反射泵浦耦合單元包括兩個球面反射耦合鏡，分別位於諧振腔兩側；其中一球面反射耦合鏡中間設有一通光孔，泵浦源的泵浦光經準直單元準直後通過該通光孔入射，經散熱基片入射到超薄玻璃摻雜碟片上進行泵浦，並由其後反射面反射後入射到另一球面反射耦合鏡上，被該球面反射耦合鏡沿原路返回，在所述兩球面反射耦合鏡和超薄玻璃摻雜碟片的後反射面之間多次來回反射，對超薄玻璃摻雜碟片進行多次泵浦；超薄玻璃摻雜碟片的受激輻射光經散熱基片後由輸出耦合鏡輸出雷射。
[0021]如圖1所示的實施例一，該實施例的超薄玻璃摻雜碟片11採用的是超薄摻鉺玻璃片(Er: glass)，厚度在10_5m到10_4m數量級，其後反射面粘接在一熱沉13上，前通光面111粘接散熱基片12。泵浦源採用的是980nm波長的多模LD，泵浦光經準直單元(光纖準直器16)後成為作用距離長、光斑質量高的準直光束，以一定角度入射到超薄玻璃摻雜碟片11雷射增益介質並對其進行激勵。超薄玻璃摻雜碟片11的後反射面112鍍對泵浦光和雷射的高反射膜，將沒有被吸收的泵浦光反射至多次反射泵浦耦合單元的球面反射耦合鏡14上，並在兩個球面反射耦合鏡14和超薄玻璃摻雜碟片11後反射面111之間來回反射多次，直到泵浦光被超薄玻璃摻雜碟片11完全吸收，如此大大提高了泵浦光的利用率。泵浦過程中產生大量的熱將通過散熱基片12和熱沉13增大散熱，減小了熱積累，有效提高雷射器的散熱性能。該實施例中，輸出耦合鏡14為一平凹鏡，與超薄玻璃摻雜碟片11的後反射面Ill構成雷射諧振腔，多次反射泵浦耦合單元的兩個球面反射耦合鏡14對稱地分布於該諧振腔兩側。超薄玻璃摻雜碟片11的受激輻射光經散熱基片後由輸出耦合鏡14輸出雷射。
[0022]如圖2所不的實施例二,在實施例一的散熱基片12和輸出I禹合鏡14之間插入選頻光學元件17，如Vernier標準具或雙矽標準具，以實現雷射的單模輸出。還可在諧振腔內插入選頻光學元件、倍頻元件或可飽和吸收體等雷射元件中的一種或多種組合，實現倍頻或調Q雷射器等。也可直接將散熱基片替換為可飽和吸收體，製成被動調Q雷射器。
[0023]上述各實施例中，還可在散熱基片12的通光面鍍對泵浦光和雷射的增透膜，該散熱基片12為具有高導熱係數的平片，與超薄玻璃摻雜碟片11的前通光面111可通過深化光膠粘接或高溫鍵合在一起。散熱基片12材料可採用與超薄玻璃摻雜碟片11相同或不同基質的玻璃，或是熱膨脹係數相近的晶體。其中，超薄玻璃摻雜碟片11還可以採用Cr4+: YAG,Yb: YAG,Er: Yb: glass,Nd: YV04或Nd: YAG等材料。泵浦源可以是單個或多個單模泵浦LD，或多模泵浦LD。
[0024]超薄玻璃摻雜碟片的雷射增益介質，可以進一步減小雷射增益介質對雷射自身的吸收。如Cr4+ = YAG晶體片，對波長1300-1510nm的雷射吸收較大，如果將雷射增益介質變薄，那麼單程吸收損耗就會變小，則可以大大降低雷射器的出光閾值，降低在不出光波段出光的難度。
[0025]儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍內，在形式上和細節上對本實用新型做出的各種變化，均為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高功率玻璃摻雜雷射器，包括泵浦結構、雷射增益介質和輸出耦合鏡，其特徵在於:所述雷射增益介質為一超薄玻璃摻雜碟片，其兩平面分別為後反射面和前通光面；所述後反射面鍍對泵浦光和雷射的高反射膜，與輸出耦合鏡構成雷射諧振腔；所述前通光面上設有一個對泵浦光和雷射透明的散熱基片；所述泵浦結構包括泵浦源、準直單元和多次反射泵浦耦合單元；所述多次反射泵浦耦合單元包括兩個球面反射耦合鏡，分別位於所述諧振腔兩側；其中一球面反射耦合鏡中間設有一通光孔，所述泵浦源的泵浦光經準直單元準直後通過該通光孔入射，經散熱基片入射到超薄玻璃摻雜碟片上進行泵浦，並由其後反射面反射後入射到另一球面反射耦合鏡上，被該球面反射耦合鏡沿原路返回，在所述兩球面反射耦合鏡和超薄玻璃摻雜碟片的後反射面之間多次來回反射，對超薄玻璃摻雜碟片進行多次泵浦；超薄玻璃摻雜碟片的受激福射光經散熱基片後由輸出I禹合鏡輸出雷射。
2.如權利要求1所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述超薄玻璃摻雜碟片通過其後反射面粘接在一熱沉上。
3.如權利要求1所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述超薄玻璃摻雜碟片為超薄摻鉺玻璃片，其厚度在10_5m到10_4m數量級。
4.如權利要求1-3任一項所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述散熱基片的通光面鍍對泵浦光和雷射的增透膜。
5.如權利要求1-3任一項所述高功率玻璃摻雜雷射器,其特徵在於:所述輸出稱合鏡為一平凹鏡。
6.如權利要求1-3任一項所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述散熱基片和輸出耦合鏡之間設有選頻光學元件、倍頻元件或可飽和吸收體中的一種或多種組合；或所述散熱基片由一可飽和吸收體替代。
7.如權利要求1-3任一項所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述散熱基片為具有高導熱係數的平片，與所述超薄玻璃摻雜碟片的前通光面通過深化光膠粘接或高溫鍵合在一起。
8.如權利要求1-3任一項所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述準直單元為光纖準直器；所述泵浦源為單個或多個單模或多模泵浦LD。
9.如權利要求1或2任一項所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述超薄玻璃慘雜碟片為 Cr4+: YAG、Yb: YAG> Er: glass> Er: Yb: glass> Nd: YV04 或 Nd: YAG。
10.如權利要求9所述高功率玻璃摻雜雷射器，其特徵在於:所述散熱基片採用與超薄玻璃摻雜碟片相同或不同基質的玻璃或晶體。
【文檔編號】H01S3/081GK203645130SQ201320872102
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】吳礪, 楊建陽, 校金濤 申請人:福州高意通訊有限公司