[发明专利]一种热沉及具有该热沉的激光器

说明书

技术领域

本发明属于全固态激光器领域，尤其涉及一种热沉及具有该热沉的激光器。

背景技术

全固态激光器（DPSSL，Diode pumped solid state laser）是指以半导体激光器（LD）作为泵浦源的固体激光器，其增益介质、泵浦源部分均由固体物质构成，因此集中了传统固体激光器和半导体激光器的优势于一身。具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、易操作、运转灵活（可连续运转、脉冲运转）、易智能化、无污染等优点，是目前最具潜力的激光源之一。

薄片激光器是全固态激光器的一种，自Adolf.Giesen等人1994年首次实现薄片激光器以来【参考A.Giesen et al.Scalable concept for diode-pumped high-power solid state lasers,Applied Physics B:Lasers and optics58,365-372(1994)】，得到了迅速发展。如图1所示，薄片增益介质采用厚度很小而横向尺寸较大的薄片状材料作为激光的增益介质，将薄片增益介质固定在高热导率的紫铜热沉上，紫铜热沉上有冷却液微通道。由于薄片介质的面积很大、厚度很小，因此增益介质上的热量可以快速、有效的传递给微通道冷却热沉，再由冷却液带走。所以薄片激光器具有可以高效导出增益介质内的热沉积、减弱增益介质的热透镜效应等优点，因此可以实现高功率、高效率、高光束质量的激光输出。由于薄片激光器具有上述优点，因此已广泛应用于国防军事、科学研究、工业生产等各个方面。

由于圆形薄片增益介质产生的激光具有圆对称性，而常用的光学元器件一般都是圆形，因此能够很好的匹配各种光学元器件，且具有圆对称性的激光束在工业等领域具有广泛应用，所以薄片激光器增益介质形状一般为圆形。

现有薄片激光器增益介质的固定方式有：焊接方法、夹持方法等。但是，焊接技术比较困难，焊接效果不理想，且成本较高。如图1所示，采用焊接或者夹持方法将薄片增益介质200的一面固定在紫铜热沉100'上，会在增益介质内产生应力，在高功率二极管激光泵浦下，薄片增益介质200内残存的应力会引起薄片增益介质200变形，使得高功率二极管泵浦光的能量分布不均匀会导致薄片增益介质200上温度分布不均匀，引起薄片增益介质膨胀不均匀，从而加剧薄片增益介质的变形，严重时甚至会引起薄片增益介质断裂。从而影响激光器的稳定性，导致激光器输出功率及光束质量下降，

另外，如图2所示，现有薄片激光器采用微通道10'进行冷却。在紫铜热沉100'上，密集的平行排列多条冷却液通道10'，冷却液从下方入口处101'进入，在微通道10'内发生热交换，带走部分热量，然后从上方出口处101'流出，冷却液流出后，在外部经过风冷冷却，然后再次流入紫铜热沉100'，如此不断循环，从而维持紫铜热沉100'的温度。这种冷却方式的结果是在整个面上达到近似均匀的冷却力度。而一般的薄片激光器采用光纤耦合输出的二极管激光器泵浦。二极管激光经过光纤耦合输出之后，近似为高斯分布，如图3所示。可见，加载到薄片增益介质200的泵浦光能量集中在中心，中心处能量密度最高，边缘能量密度较弱。而如图2所示的普通的微通道10'冷却热沉为均匀冷却，这样会导致增益介质中心处冷却效果不佳，温度最高，而边缘处温度较低。当薄片激光器高功率运转时，泵浦光功率较高，由于中心处功率密度较大，热量较多，导致中心处温度高，所以中心处增益介质的膨胀较严重，导致增益介质中心处向外膨胀较大，形成类似倒扣的“碗状”变形，这就是薄片激光器的热透镜效应。在高功率运行时，薄片增益介质200的热透镜效应会影响激光器的输出功率、稳定性及光束质量。当薄片增益介质200膨胀变形超过材料的承受能力，甚至会导致薄片增益介质炸裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热沉及具有该热沉的激光器，旨在解决现有技术中薄片增益介质固定后留有残余应力，容易变形，使用可靠性差的问题。

本发明是这样实现的：一种热沉，用于固定薄片增益介质，包括一基体，于所述基体的中心处贯设有用于导引冷却液冷却所述薄片增益介质的冷却通道；所述基体上具有用于将所述薄片增益介质吸附固定的固定部；所述固定部包括设于所述基体端部用于吸附所述薄片增益介质的边缘区域的吸附通道和与所述吸附通道连通用于抽出所述吸附通道内的气体形成真空的导气孔。

进一步地，所述吸附通道设有多个，各所述吸附通道对应连通有一导气孔。

进一步地，各所述导气孔与所述吸附通道相交设置。