侧泵模块及激光器

专利检索2025-08-01  4


本发明涉及激光设备,具体涉及一种侧泵模块及激光器。


背景技术:

1、在高功率、高能量的固体激光器中,通常会采用激光侧泵模块进行激光的振荡或者放大。最普遍可见的侧泵模块通常是以nd:yag晶体为核心、多个半导体激光二极管为泵浦源。nd:yag晶体具有高增益、低阈值、宽吸收带宽等特点,并且光学质量高、机械性能良好,生长工艺成熟。激光二极管泵浦源的效率高、结构紧凑、易于叠加,发射波长与激光晶体的吸收带宽匹配度高。因此nd:yag侧泵模块具有较高的转换效率,能够输出较高的激光功率,从几十瓦至数百瓦,甚至上千瓦。由于其在这个功率范围内成熟的应用,是高功率激光器和放大器的主要的选择方案之一,被广泛应用在工业、科研、军事等行业中。

2、但是在侧泵模块的内部,nd:yag晶体由于吸收了大量泵浦光,尽管被循环冷却液带走了热量,但是仍然存在较强的热效应,严重影响了侧泵模块的实际应用。其中,nd:yag晶体热效应主要体现为热透镜和热致双折射现象。nd:yag晶体的热透镜焦距较短,因而要求谐振腔对热焦距进行补偿,限制了腔的功率输出能力。热致双折射导致谐振腔内线偏振的激光出现退偏振,对激光的电光调q、倍频和外调制等后续运转有极大地抑制作用,并造成光斑变差、功率下降等问题。


技术实现思路

1、本发明的目的是至少解决现有侧泵模块存在的热透镜和热退偏的问题。该目的是通过以下技术方案实现的:

2、本发明的第一方面提出了一种侧泵模块,包括:

3、激光增益介质,所述激光增益介质设置为nd:ylf晶体,且所述激光增益介质的径向截面设置为多边形;

4、泵浦源,沿所述激光增益介质的轴向方向,所述泵浦源包括至少一个激光发射单元,所述激光发射单元包括多个激光发射件,所述多个激光发射件沿所述激光增益介质的周向方向间隔设置,所述多边形的边的数量为所述激光发射件的数量的整数倍,每个所述激光发射件输出的泵浦光至少部分投射至所述激光增益介质的外周面上。

5、本发明所述的侧泵模块,将激光增益介质设置为nd:ylf晶体,通过利用nd:ylf晶体具有负的折射率温度梯度系数这一特性,可使得采用nd:ylf晶体的侧泵模块具有较小的热透镜效应,而且由于nd:ylf晶体的自然双折射效应较强,且其产生的也是偏振光,有助于减少热致双折射现象的产生,从而可避免谐振腔内线偏振的激光出现退偏振现象。同时,通过设置nd:ylf晶体的径向截面为多边形,并且多边形的边的数量与激光发射单元的激光发射件数量的整数倍,不仅能够根据晶体的轴向确定激光的偏振方向,也有助于提高激光增益介质对泵浦光的吸收,从而降低激光增益介质的热效应,进而有助于解决现有侧泵模块存在的热透镜和热退偏的问题。

6、另外,根据本发明的侧泵模块,还可具有如下附加的技术特征:

7、在本发明的一些实施例中,所述激光增益介质的径向截面设置为正多边形。

8、在本发明的一些实施例中,所述正多边形包括正五边形、正六边形或正十边形。

9、在本发明的一些实施例中,每一所述激光发射单元的所述激光发射件至少为三个,且全部所述激光发射件沿所述激光增益介质的周向等间隔设置。

10、在本发明的一些实施例中,所述侧泵模块还包括:

11、反射腔,所述反射腔包括腔体,所述腔体套设在所述激光增益介质的外部,且所述腔体与所述激光增益介质为同轴设置,所述腔体位于所述激光增益介质和所述泵浦源之间。

12、在本发明的一些实施例中,所述反射腔还包括:

13、冷却液,所述冷却液设置在所述腔体的内部并包裹所述激光增益介质。

14、在本发明的一些实施例中,所述反射腔还包括:

15、玻璃管,所述玻璃管套设在所述激光增益介质的外部,且所述冷却液容置在所述玻璃管的内部,所述玻璃管的外壁与所述腔体的内壁间隔设置。

16、在本发明的一些实施例中,所述侧泵模块还包括:

17、耦合装置,所述耦合装置设置在所述泵浦源和所述激光增益介质之间,所述耦合装置用于对所述泵浦光进行整形。

18、在本发明的一些实施例中,所述耦合装置包括多个设置在所述腔体上的耦合件,所述多个耦合件沿所述腔体的周向间隔设置,所述耦合件与所述激光发射件为一一对应设置。

19、本发明的另一方面还提出了一种激光器,具有本发明所述的侧泵模块。

20、相对于现有技术,本发明提出的激光器具有上述侧泵模块所具备的技术优势,在此将不再赘述。



技术特征:

1.一种侧泵模块,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的侧泵模块,其特征在于,所述激光增益介质的径向截面设置为正多边形。

3.根据权利要求2所述的侧泵模块,其特征在于,所述正多边形包括正五边形、正六边形或正十边形。

4.根据权利要求1所述的侧泵模块,其特征在于,每一所述激光发射单元的所述激光发射件至少为三个,且全部所述激光发射件沿所述激光增益介质的周向等间隔设置。

5.根据权利要求1所述的侧泵模块,其特征在于,所述侧泵模块还包括:

6.根据权利要求5所述的侧泵模块,其特征在于,所述反射腔还包括:

7.根据权利要求6所述的侧泵模块,其特征在于,所述反射腔还包括:

8.根据权利要求5所述的侧泵模块,其特征在于,所述侧泵模块还包括:

9.根据权利要求8所述的侧泵模块,其特征在于,所述耦合装置包括多个设置在所述腔体上的耦合件,所述多个耦合件沿所述腔体的周向间隔设置,所述耦合件与所述激光发射件为一一对应设置。

10.一种激光器,其特征在于,具有根据权利要求1至9中任一项所述的侧泵模块。


技术总结
本发明具体涉及一种侧泵模块及激光器,该侧泵模块包括激光增益介质和泵浦源,其中,激光增益介质设置为Nd:YLF晶体,且激光增益介质的径向截面设置为多边形。沿激光增益介质的轴向方向,泵浦源包括至少一个激光发射单元,激光发射单元包括多个激光发射件,多个激光发射件沿激光增益介质的周向方向间隔设置,多边形的边的数量为激光发射件的数量的整数倍,每个激光发射件输出的泵浦光至少部分投射至激光增益介质的外周面上。本发明所述的侧泵模块,通过限定激光增益介质为Nd:YLF晶体以及其形状,可配合激光发射件的数量及位置,有助于减少了侧泵模块的热效应并能够实现对热效应的检测,从而有助于解决现有侧泵模块存在的热透镜和热退偏的问题。

技术研发人员:周密,颜博霞,亓岩,王延伟,韩哲,王宇
受保护的技术使用者:中国科学院微电子研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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