一種新型二極管泵浦浸入式液冷固體激光器增益池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及新型激光器技術領域，更具體地是一種新型二極管泵浦浸入式液冷固體激光器增益池，能夠處理浸入式液冷固體激光器的均勻散熱困難、光束質量差問題的新技術。
【背景技術】
[0002]激光二極管泵浦固體激光器(DPL)是采用激光二極管作為泵浦源，以摻雜的晶體等固體材料作為增益介質的激光器。它具有結構緊湊、電-光轉換效率高、可靠性高等優(yōu)點，成為當前激光技術發(fā)展的主要方向之一。
[0003]但傳統的二極管泵浦的固體激光也存在自身的問題，其中熱管理技術差一直是制約固體激光發(fā)展的關鍵點。為突破熱管理技術瓶頸，必須開展高效率均勻冷卻技術的研究。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種采用均勻層流冷卻技術、快速響應、操作簡單，同時能夠滿足、適應各種行業(yè)需求的二極管泵浦浸入式液冷固體激光器增益池。
[0005]一種新型二極管泵浦浸入式液冷固體激光器增益池，由上支架、下支架、石英窗口增益介質以及兩端蓋板組成。
[0006]所述上支架和下支架內部包括若干流體流道，流體流道的兩端分別為入口和出口部分，流體流道的入口呈現由寬緩慢變窄的形狀，出口呈現由窄緩慢變寬的形狀，其中每個流體流道最寬處可達5-20_，最細處寬度可達0.1-0.5mm ;相鄰的兩個流體流道的流動方向相反。
[0007]所述上支架的下表面和下支架的上表面設有若干凹槽，增益介質和石英窗口與凹槽嵌入配合，且上支架和下支架通過增益介質和石英窗口相互對接。
[0008]所述增益介質為固體激光增益介質。
[0009]所述固體激光增益介質為YAG晶體、陶瓷、釹玻璃。
[0010]所述增益介質為片狀。
[0011]所述石英窗口為片狀。
[0012]增益介質和石英窗口排列嵌入上支架和下支架的凹槽內，相互之間形成主流體流道，主流體流道與上支架和下支架的流體流道入口或出口部分對接，形成完整流體流道。
[0013]所述兩端蓋板是將上支架、下支架、增益介質和石英窗口連接并固定，且與上支架、下支架、增益介質和石英窗口之間加以密封墊對流體流道進行密封。其由泵浦源、增益池和光腔構成，增益池為激光器的主體，流體流道通以冷卻液體，上支架和下支架的流體流道入口或出口部分的設計使流體在增益介質和石英窗口處形成層流，泵浦產生的熱量通過流體流動帶走。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0015]本發(fā)明巧妙地采用單腔振蕩的技術路線，在保持激光器結構緊湊的同時增加光路長度；通過一種高通透液體的層流流動對增益介質兩個表面進行均勻冷卻，巧妙地建立熱管理技術，提高了激光器的光束質量。
[0016]隨著激光器發(fā)展的日趨成熟，未來這種熱管理便捷、光束質量好、操作簡單的激光器增益池將具有很大的應用空間。
[0017]原理:激光器主要由泵浦源、增益池和光腔系統構成，本發(fā)明所涉及的增益池為激光器的主體，泵浦光通過一側石英窗口入射到增益池內，使增益介質被激發(fā)產生粒子數反轉，產生的激光在增益介質內震蕩形成激光輸出；冷卻液體是通過冷凍機的循環(huán)泵給出，通過增益池時將增益池產生的熱量帶走，再流回冷凍機，被冷凍機冷卻后再流出使用，其中冷卻液體選用與石英窗口和增益介質具有匹配折射率、流動性好、熱導率高、泵浦光和激光透過率均比較高的液體。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的增益池的立體圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的增益池的剖視圖；
[0020]其中1、上支架2、下支架3.石英窗口 4.增益介質5、流體流道6、凹槽【具體實施方式】:
[0021]以下結合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明的基本組成與工作原理:
[0022]如圖1所示，本實施例具體實施如下:
[0023]增益池包括上下兩個支架，上支架I和下支架2，每個支架包括三個流體流道，流體流道的兩端分別為入口和出口部分，流體流道5的入口呈現由寬緩慢變窄的形狀，出口呈現由窄緩慢變寬的形狀，其中每個流體流道的最寬處為8mm,最細處寬度為0.3mm。每個流體流道的流動方向不一樣，相鄰的兩個流體流道的流動方向相反，相鄰的三個流體流道，第一個和第三個流體流道的流動方向為上支架-石英-下支，第二個流體流道流動方向則為下支架-石英-上支架。
[0024]增益介質4采用兩片YAG晶體，兩片YAG晶體和兩片石英窗口 3固定在一起。其排列方式為石英窗口 -YAG晶體-YAG晶體-石英窗口，形成主流體流道，晶體與晶體之間、晶體與窗口之間形成寬0.3mm的流道狹縫，與支架的流體流道對接最終形成完整的流體流道。泵浦源的光通過石英窗口進入浸入式液冷固體激光器增益池，激發(fā)YAG晶體產生粒子束反轉，激光沿YAG晶體長向以“V”字形路線多次折疊往復震蕩并產生激光。
[0025]上支架I的下表面和下支架2的上表面設有若干凹槽6，增益介質4和石英窗口 3與凹槽6嵌入配合，且上支架I和下支架2通過增益介質4和石英窗口 3相互對接。
[0026]增益池通過液體進出孔A通以冷卻液體，冷卻液體流經流體流道5，通過冷卻液體的循環(huán)流動將增益池內產生的熱量排除。
[0027]所采用的冷卻液體選用808nm和1064nm光透過率均達到98.5%以上，折射率處于1.45-1.47之間，流動性好、熱導率高的一種復合液體。前后兩個端蓋板，主要起到支撐和密封流道作用，上支架1、下支架2、增益介質4和石英窗口 3連接并固定，且與上支架1、下支架2、增益介質4和石英窗口 3之間加以密封墊對流體流道進行密封。
【主權項】
1.一種新型二極管泵浦浸入式液冷固體激光器增益池，其特征在于:增益池由上支架(I)、下支架(2)、石英窗口(3)增益介質(4)以及兩端蓋板組成。2.按權利要求1所述增益池，其特征在于:所述上支架(I)和下支架(2)內部包括若干流體流道(5)，流體流道(5)的兩端分別為入口和出口部分，流體流道(5)的入口呈現由寬緩慢變窄的形狀，出口呈現由窄緩慢變寬的形狀，其中每個流體流道最寬處可達5-20mm，最細處寬度可達0.1-0.5mm ;相鄰的兩個流體流道(5)的流動方向相反。3.按權利要求2所述增益池，其特征在于:所述上支架(I)的下表面和下支架(2)的上表面設有若干凹槽(6)，增益介質(4)和石英窗口(3)與凹槽(6)嵌入配合，且上支架(I)和下支架(2 )通過增益介質(4 )和石英窗口( 3 )相互對接。4.按權利要求1所述增益池，其特征在于:所述增益介質(4)為固體激光增益介質。5.按權利要求4所述增益池，其特征在于:所述固體激光增益介質為YAG晶體、陶瓷、釹玻璃。6.按權利要求1所述增益池，其特征在于:所述增益介質(4)為片狀。7.按權利要求1所述增益池，其特征在于:所述石英窗口(3)為片狀。8.按權利要求1所述增益池，其特征在于:增益介質(4)和石英窗口(3)排列嵌入上支架(I)和下支架(2)的凹槽內，相互之間形成主流體流道，主流體流道與上支架(I)和下支架(2 )的流體流道(5 )入口或出口部分對接，形成完整流體流道。9.按權利要求1所述增益池，其特征在于:所述兩端蓋板是將上支架(I)、下支架(2)、增益介質(4)和石英窗口(3)連接并固定，且與上支架(I)、下支架(2)、增益介質(4)和石英窗口(3)之間加以密封墊對流體流道進行密封。10.一種新型二極管泵浦浸入式液冷固體激光器，其特征在于:其由泵浦源、增益池和光腔構成，增益池為激光器的主體，流體流道(5)通以冷卻液體，上支架(I)和下支架(2)的流體流道(5)入口或出口部分的設計使流體在增益介質(4)和石英窗口(3)處形成層流，泵浦產生的熱量通過流體流動帶走。
【專利摘要】本發(fā)明涉及新型激光器技術領域，更具體地是一種新型二極管泵浦浸入式液冷固體激光器增益池，能夠處理浸入式液冷固體激光器的均勻散熱困難、光束質量差問題的新技術。增益池由上支架（1）、下支架（2）、石英窗口（3）增益介質（4）以及兩端蓋板組成。本發(fā)明巧妙地采用單腔振蕩的技術路線，在保持激光器結構緊湊的同時增加光路長度；通過一種高通透液體的層流流動對增益介質兩個表面進行均勻冷卻，巧妙地建立熱管理技術，提高了激光器的光束質量。
【IPC分類】H01S3/042
【公開號】CN104953446
【申請?zhí)枴緾N201410123828
【發(fā)明人】賈春燕, 韓新民, 劉萬發(fā), 公發(fā)全, 劉通, 李義民, 譚彥楠
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月28日