[发明专利]半导体激光器的侧泵模块

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及可改善泵浦均匀性的半导体激光器的侧泵模块。

背景技术

近年来，全固态激光器以其体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、光束质量高等优点，在先进制造、医疗、通信等领域得到了广泛应用。按照泵浦方式分类，全固态激光器可分为端面泵浦和侧面泵浦等类型；其中，端面泵浦具有模式匹配好、光转换效率高等优点，但由于受断裂应力的限制，其无法获得高功率及高光束质量的激光输出，虽然在端面泵浦类型中，板条激光器由于大的散热面积而减小了断裂应力，但是因为输出的光斑成像散，亦不适于工业应用；侧面泵浦由于半导体激光阵列与棒长度方向良好匹配，易于高功率泵浦，故侧面泵浦方式成为最佳选择。

不过，在高功率泵浦下，一方面，由于激光晶体吸收的热分布随泵浦光强呈径向分布，激光介质空间折射率亦会随增益呈径向分布，因此其产生的类透镜效应会随着泵浦光线性变换，形成基模动态稳定腔，而其稳区范围势必会限制最大输出功率。另一方面，由于激光介质弹光效应，热致应力双折射使得径向和切向偏振光稳区分离，从而限制了稳区交叠范围，进一步限制了输出功率。

此外，由于泵浦不均匀引起的热透镜畸变会使得激光振荡过程中产生热致衍射损耗，而光转换效率取决于谐振腔增益与损耗之比，因此随着泵浦功率加强，输出功率增加，热畸变所引起的光束质量也随之变差，热致衍射损耗最终限制了提取效率。

由此可见，要想获得高功率和高光束质量的激光输出，改善泵浦均匀性已经成为激光技术研发人员亟待解决的技术问题。

目前，为了改善泵浦均匀性，国内外纷纷采取了不同的侧泵方式，例如，1995年德国D.Golla等人的通过光纤耦合泵浦解决泵浦均匀性的方法，在该方法中，其是将半导体激光器耦合进光纤，进一步再将光纤并列排列在晶体棒周围，从而获得均匀泵浦光分布，但是由于泵浦光到激光输出是经过光纤转换，故大大降低了光转换效率，且结构复杂。另一种方法，就是将半导体泵浦光耦合进介质波导，将泵浦光匀化后再通过石英波管到达激光介质，从而获得较均匀的泵浦光分布，但介质波导光学耦合系统大大降低了泵浦光传输效率。

针对上述，为了获得结构简单的泵浦模块，目前也提出了一种采用直接泵浦耦合的方法，该方法是将半导体激光阵列紧挨石英波管，且通过在玻管镀高反射膜，将穿过激光介质的泵浦光再次反射回来形成多次吸收，以提高泵浦效率。但是由于该方法需要再次反射回来形成多次吸收，虽然泵浦效率提高了，但是泵浦均匀性却比上不上前述两种方法。

发明内容

基于现有改善泵浦均匀性的侧泵方式所存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种可改善泵浦均匀性，且进一步提高半导体侧泵模块的传输效率及输出光束质量的半导体激光器的侧泵模块。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

所述半导体激光器的侧泵模块用于改善泵浦均匀性，且通过机械固定件固定于激光器的底板上，包括：

漫反射腔，包括腔体、置设于腔体内的石英玻管以及置设于腔体内且位于石英玻管中的晶体棒，其中，在腔体上等间距设置有多个通光狭缝；以及

泵浦源，包括多个发光单元，发光单元为置设于所述通光狭缝中。

进一步地，所述石英玻管和晶体棒之间为水流通道。

进一步地，所述泵浦源的多个发光单元等间距对称分布于所述漫反射腔内的晶体棒周围，并绕所述晶体棒的光轴等间距旋转角度。

进一步地，所述漫反射腔的腔体形状为三角形、五角形、矩形和圆形中的一种。

进一步地，所述漫反射的腔体与所述石英玻管紧密贴合。

进一步地，所述晶体棒的两端通过压盖紧压密封水流通道。

进一步地，所述发光单元与晶体棒的光轴的夹角大于0°，形成离轴泵浦。

进一步地，所述石英玻管两端通过密封紧固。

进一步地，所述石英玻管两端为O圈密封紧固。

进一步地，所述晶体棒的两端通过O圈进行压盖紧压密封。

本发明所述半导体激光器的侧泵模块具有以下优点：

1)采用紧密耦合的漫反射腔，可获得高传输效率；

2)通过调节泵浦源与晶体棒轴向的转角获得多向泵浦，并进一步采取离轴泵浦，解决了泵浦均匀性问题；

3)采用离轴泵浦获得均匀的泵浦荧光分布，进一步减小热效应并改善光束质量。

附图说明

图1为本发明第一实施例的横截面示意图；

图2为第一实施例泵浦源偏离晶体棒光轴一定角度形成离轴泵浦时的横截面示意图；