[发明专利]一种LD泵浦高功率铥激光模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种LD泵浦高功率铥激光模块，具体为一种用于组装高功率Tm:YAG激光器的LD泵浦高功率铥激光模块，属激光器件技术领域。

背景技术

掺铥钇铝石榴石激光器（Tm:YAG固体激光器）是一种很重要的激光光源，其发射2.01μm波长的中红外激光处于水蒸汽分子、二氧化碳分子及液态水的强吸收带，并可通过石英光纤传导，实现几百瓦的高功率激光发射，在遥感及医疗领域（特别是微创手术）具有十分广阔的应用前景。但由于Tm:YAG激光晶体温度对激光效率产生很大的影响，随着晶体温度的升高激光效率快速下降，因此良好的的冷却条件是确保Tm:YAG激光器实现高效、大功率激光输出的重要内容。但是，当激光晶体被冷却至较低温度时（特别在激光震荡间隙），激光晶体端面容易产生水汽凝结，这些凝结的水汽可强力吸收激光晶体所发射的2.01μm波长激光，从而导致激光晶体光学端面突然损坏现象经常发生。公知的防护因凝结水汽导致损坏的措施是密封或充氮气隔绝法隔绝水汽，如中国实用新型专利《一种高功率2μm波长医用铥激光器》（申请号：200720096813.0）公开的铥激光器，是将整个激光光路置于充有氮气的干燥箱内，其不足之处是要求很高的密封条件且时间稍长便容易失效，造成激光器损坏；中国发明专利《大功率铥激光器》（申请号：200710093817.8）是通过LD侧面泵浦Tm:YAG实现2.01μm波长激光输出，即存在水汽凝结现象，限制了激光效率提升。

综上所述，现有铥激光器及上述两个专利所公开的高功率Tm:YAG激光器，不足之处是：其核心器件之激光模块不能防止LD阵列发光面和Tm:YAG激光晶体光学面的水汽凝结，使激光器可靠性降低；特别的，激光器不能在较低温度下工作，大大降低了激光效率。

发明内容

本发明目的就是针对背景技术所述问题，公开一种LD泵浦高功率Tm:YAG固体激光模块。应用此激光模块可以方便组装出高功率Tm:YAG固体激光器，或通过变频及光参量振荡等技术实现向3～5μm波段扩展的激光器，且由于激光模块可方便实现LD泵浦源和铥激光晶体的高低温冷却，在提高激光效率的基础上避免了因光学器件端面低温而产生水汽凝结造成器件损坏，同时减小了热透镜效应，保证激光器长时间可靠运行。

本发明技术方案是：一种LD泵浦高功率铥激光模块，包括不锈钢支撑结构和安装在不锈钢支撑结构中的激光晶体棒、石英套管、LD阵列、导光结构和晶体端部加热套筒；激光晶体棒是Tm:YAG键合晶体棒；导光结构为铜基体材料，导光结构表面抛光并镀金反射膜，所述激光晶体棒两端是无掺杂部分、中间是掺杂部分；其特征在于：所述激光晶体棒两端的无掺杂部分长度≮35mm，掺杂部分长度为60mm，激光晶体棒两端的无掺杂部分穿过不锈钢支撑结构的晶体安装孔，并通过密封件定位安装在晶体安装孔内；所述石英套管两端通过密封圈与支撑结构的套管连接孔压紧密封；所述加热套筒有二个，分别嵌入支撑结构两端，加热套筒内是激光晶体棒的无掺杂部分端部，加热套筒内径大于激光晶体棒端部外径，且与激光晶体棒无接触，加热套筒上还有温度检测装置；所述导光结构上开有耦合泵浦光的楔形导光狭缝，所述LD阵列是嵌在所述导光结构中的镓铝砷半导体激光阵列，导光结构铜基体的内部设置有冷却LD阵列的水路；不锈钢支撑结构内还有冷却Tm:YAG键合晶体棒的低温冷却水路。

如上所述的LD泵浦高功率铥激光模块，其特征在于：所述石英套管外表面镀银反射膜并围绕中心成120度均匀分布未镀膜通光狭缝。