[发明专利]一种用于固体激光器的聚光腔

说明书

技术领域

本发明属于固体激光技术领域，涉及对现有高功率灯泵浦固体激光器聚光腔的改进。

背景技术

对于高功率的固体激光器而言，泵浦功率越高，工作物质中的热积累越大，工作物质温度变化不均匀造成的热透镜、热致双折射和热聚焦使通过的光束发生畸变，造成光束质量下降，严重时就会造成工作物质或其它光学元件的损伤，导致系统的崩溃。因此高输出能量和高光束质量两者存在矛盾，一方面高输出能量会造成光束质量的下降；另一方面要提高输出能量必须以高光束质量为基础。解决这一矛盾的方法，一方面提高泵浦效率和均匀性，合理设计冷却回路减少热畸变的产生，另一方面通过光学方法对产生的热畸变进行补偿。对于高功率灯泵浦固体激光器而言，减少热畸变的产生主要通过聚光腔设计实现，聚光腔有两个重要作用，第一、将泵浦灯辐射的光尽可能高效而均匀地汇聚到激光棒上；第二、提供激光棒和泵浦灯的冷却通道，通过冷却液将热量高效而均匀地带出散掉。泵浦和冷却的均匀性在很大程度上决定了激光系统的总效率和输出光束的光束质量。目前的一种高功率灯泵浦固体激光器聚光腔参见中国专利申请“漫反射聚光腔”（200510029674.5），由一个石英棒构成，在石英棒内部有一个泵浦灯安装孔，泵浦灯安装孔贯通石英棒的两个端面，在石英棒内部还有一个激光棒安装孔，激光棒安装孔贯通石英棒的两个端面，泵浦灯安装孔的轴线与激光棒安装孔的轴线平行。在石英棒的外面还有一个石英管，在石英棒和石英管之间的环形空腔内填充着聚四氟乙烯粉末、MgO粉末或BiSO₄粉末作为漫反射层。其缺点是：第一、漫反射层的反射率低，通常厚度必须大于4mm，造成聚光腔体积比较大；第二、漫反射层的耐高温性能较差，造成反射率下降，反射不均匀；第三、结构复杂、加工困难；第四、耐冲击振动的能力差。

发明内容

本发明的目的是：提出一种反射率高、耐高温性能和耐冲击振动性能强、结构简单、加工方便的用于固体激光器的聚光腔。

本发明的技术方案是：一种用于高功率固体激光器的聚光腔，包括一个石英棒1，在石英棒1内部有一个泵浦灯安装孔，泵浦灯安装孔贯通石英棒1的两个端面，在石英棒1内部还有一个激光棒安装孔，激光棒安装孔贯通石英棒1的两个端面，泵浦灯安装孔的轴线与激光棒安装孔的轴线平行；其特征在于：在石英棒1除去两个端面的外表面上镀制有聚光反射涂层，聚光反射涂层分为三层，从内到外分别是：漫反射涂层2、二氧化硅膜3和金属反射膜4；漫反射涂层2是BiSO₄涂层或MgO涂层或聚四氟乙烯涂层，厚度为0.1mm～1mm；二氧化硅膜3的厚度为5μm～500μm；金属反射膜4是铝膜、银膜或金膜，金属反射膜[4]的厚度为50μm～500μm。

本发明的优点是：第一、反射层的反射率高，厚度小，使聚光腔体积大大缩小；第二、漫反射层的耐高温性能强，反射均匀；第三、结构简单、加工方便；第四、耐冲击振动能力强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。图中位于石英棒截面右边的大直径孔是泵浦灯安装孔，位于石英棒截面左边的小直径孔是激光棒安装孔。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种用于高功率固体激光器的聚光腔，包括一个石英棒1，在石英棒1内部有一个泵浦灯安装孔，泵浦灯安装孔贯通石英棒1的两个端面，在石英棒1内部还有一个激光棒安装孔，激光棒安装孔贯通石英棒1的两个端面，泵浦灯安装孔的轴线与激光棒安装孔的轴线平行；其特征在于：在石英棒1除去两个端面的外表面上镀制有聚光反射涂层，聚光反射涂层分为三层，从内到外分别是：漫反射涂层2、二氧化硅膜3和金属反射膜4；漫反射涂层2是BiSO₄涂层或MgO涂层或聚四氟乙烯涂层，厚度为0.1mm～1mm；二氧化硅膜3的厚度为5μm～500μm；金属反射膜4是铝膜、银膜或金膜，金属反射膜[4]的厚度为50μm～500μm。

本发明的工作原理是：漫反射涂层可以将泵浦灯辐射的一部分均匀地汇聚到激光棒上（漫反射）；漫反射层外镀一层SiO₂，一方面加固漫反射涂层，另一方面可以抑制寄生振荡，提高泵浦效率；最外层为金属高反膜，将透过漫反射涂层和SiO₂涂层的泵浦光再次反射回去（成像反射加漫反射），以提高反射率同时隔离冷却液，这样整个膜层的厚度可以不到1mm，外表面可直接通水冷却。这种简单结构具有金属成像聚光腔的聚光效率和漫反射腔的泵浦均匀性，因此在高功率泵浦下利用单灯泵浦就可以在激光棒内获得均匀的泵浦能量分布。