[发明专利]光泵浦结构

说明书

技术领域

本发明的领域是用于激光器的光泵浦领域，更具体而言，是二极管泵浦领域。

背景技术

光泵浦结构对于激光器性能而言是非常关键的组件。

光泵浦结构需要良好地吸取耗散到激活介质中的热功率，但也需要所使用的泵浦二极管具有良好的温度均匀性，以便在脉冲激光器的情况下，在发射序列(firing sequence)中以及两个连续脉冲之间的不同频率处确保激光器增益的均匀分布。回想一下，对于脉冲激光器，下面的关系式给出了结构所耗散的平均功率P_avg：

P_avg＝P_diodes×nb二极管×泵浦时间×脉冲频率

P_diodes为每组泵浦二极管的功率。

因此，与发射序列的持续时间有关的泵浦的频率和持续时间会改变耗散功率，这会对光学性能造成影响。

目前存在具有矩形配置的泵浦结构，图2a中显示了其剖面图。这种结构包括用作激活介质的具有正方形横截面的纵向棒1；其由沿着棒和相对的两个平行表面设置的两组二极管2泵浦，棒的另外两个表面与通过传导吸取热量的元件3相接触。虽然这种配置能够有效散热，但对于在输出端获得的光束质量则没什么效果：图2b的剖面图所示的用剖面的形状来表示的输出光束10的图形不是圆形的。

另一种方案涉及使用具有圆形配置的泵浦结构，即包括具有圆形横截面的棒1；图1a中显示了剖面图。图1b显示的用剖面的形状表示的输出光束10的图形则是圆形的，这确保了良好的光束品质。围绕棒1按照星形设置多组泵浦二极管2，例如三组。铝环4形式的散热元件夹住棒1的端部，如图1c所示；还通过使用连接所述多组二极管2的液体循环的冷却装置3来提供散热，如图1a的剖面图所示。美国专利6 101 208中介绍了这种使用液体冷却并且包括按照星形设置的四组二极管的泵浦结构的示例，并且还指出通过传导冷却不能令人满意。在这种情况下，获得光束的优良品质的不利代价是庞大的体积和冷却剂的使用。

在最小的体积中使用气体(例如空气)代替液体的有效冷却是主要的问题。

因此，至今仍需要一种泵浦结构来同时满足所有上述需求，即通过气体冷却、耗散到激活介质中的热功率的良好吸取(温度以及轴向和纵向的内部热梯度降低)、所使用的泵浦二极管的温度的良好的均匀性、最小的体积和良好的光束质量。

发明内容

更具体而言，本发明的主题是一种用于激光器的光泵浦结构，包括：具有圆形横截面的圆柱形棒形式的激活介质，所述棒的端部嵌在由导热材料制成的两个环中；至少三个泵浦二极管条的叠层，围绕棒按照星形设置；支撑件，其温度由珀耳帖效应模块调节。其主要特征在于，所述环与所述支撑件相接触，被称为底部叠层的二极管叠层位于所述棒和所述支撑件之间，对于每个其他叠层，该结构包括构成对所述叠层的支撑的导热块，这些块安装在被冷却的支撑件上，但彼此之间或与所述环不接触。

该光泵浦结构还有利地包括由导热材料制成的垫片，所述垫片位于所述底部叠层下方以调节该叠层及其支撑件之间的热阻。

根据本发明的特征，所述垫片包括至少一个孔，所述孔中可以填充有不同于所述垫片的导热材料。

根据本发明的另一特征，所述环通过柔性凸缘固定在支撑件上，所述柔性凸缘可以吸收所述棒及其支撑件(即所述环)之间的不同热膨胀。

附图说明

通过阅读接下来参考附图作为非限制性示例给出的具体描述，将显现本发明的其他特征和优点，其中：

上文已描述过的图1示意性地表示从正面(图1a)和侧面(图1c)所见的根据现有技术的具有圆形横截面的圆柱形棒的光泵浦结构的剖面图以及所产生的光束形状(图1b)，

上文已描述过的图2示意性地表示从正面(图2a)所见的根据现有技术的具有正方形横截面的圆柱形棒的光泵浦结构的剖面图以及所产生的光束形状(图2b)，

图3表示根据本发明的具有圆形横截面的圆柱形棒的光泵浦结构的装配中的连续步骤。

在各个图中，相同的元件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

结合图3描述当根据本发明的示意性光泵浦结构被装配时该结构的各个元件。

该结构包括作为热分配器的支撑件5，其上安放有装在底板211上的被称为底部叠层21的泵浦二极管的叠层。该支撑件5是由诸如铜或铝合金的导热材料制成。