[发明专利]一种管状激光增益介质及其封装方法

说明书

本发明公开了一种管状激光增益介质及其封装方法，包括：第一激光增益介质以及第二激光增益介质，且第一激光增益介质和第二激光增益介质的尺寸完全相同；第一激光增益介质由第一半环状增益介质、第一半圆锥状激光介质、第一半圆状热沉、第一半环状热沉组成；第二激光增益介质由第二半环状增益介质、第二半圆锥状激光介质、第二半圆状热沉、第二半环状热沉组成；第一半圆状热沉、第一半环状热沉、第二半圆状热沉、第二半环状热沉均为具有微通道结构的热沉。本发明通过将管状激光增益介质制作成为两个半环状，可降低封装的难度，提高管状激光增益介质的光束质量及可靠性，并且使用微通道结构的热沉传导散热的方法，降低热阻，减少激光器的热效应。

技术领域

本发明涉及大尺寸的固体激光器领域，特别是涉及一种管状激光增益介质及其封装方法。

背景技术

固体激光器的激光增益介质可采用三种几何结构：棒状、板条及管状结构。棒状固体激光器在各个领域的应用最为普遍，但圆柱棒状激光增益介质吸收泵浦光后会产生热负载，在冷却剂的作用下，在增益介质内产生温度梯度，从而出现一系列的热致光学畸变，如热聚焦、应力双折射等。这些热效应严重影响了棒状激光光束质量，甚至会使棒状激光增益介质在热应力的作用下发生破裂；板条固体激光器采用“之”字形光路，可以大大降低热效应负面影响，但实际上，板条端面与板条宽度的泵浦或冷却会感生温度梯度，对于有限宽度和厚度的板条，边缘效应和端面效应都会产生热畸变，这些热效应仍然严重影响板条固体激光器的激光光束质量及功率输出。

与棒状、板条状相比，管状固体激光器具有以下明显优点：结构紧凑，在很小的空间里可容纳较大的模体积；具有独特的径向热分布，可降低实心介质的热应力、应力双折射以及透镜效应；通过对内外表面进行同时冷却，可获得高效冷却效果。因此，管状固体激光器可获得较高的激光光束质量及功率输出。

不同的泵浦方式及聚光腔的结构，其效率也不同。管状固体激光器一般采用内泵浦和外泵浦的方式，而这两种方式均有限制泵浦功率和光束质量的问题,如内泵浦管的内径尺寸受到泵浦闪光灯尺寸的限制，管的横向尺寸较大，对激光振荡器的光束质量不利；外泵浦时，需要用较多的闪光灯来实现高的泵浦功率。并且无论是内泵浦还是外泵浦，多采用直接水冷却的方式，而随着泵浦功率的增加，由于介质内部的不均匀发热，其热效应仍然严重，进而可能影响到固体激光器的正常使用。

发明内容

本发明提供一种管状激光增益介质及其封装方法，用以解决现有技术中的管状固体激光器热效应严重，且传导散热封装复杂，光束质量及可靠性较低的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种管状激光增益介质，包括：第一激光增益介质以及第二激光增益介质，且所述第一激光增益介质和第二激光增益介质的尺寸完全相同；其中，所述第一激光增益介质由第一半环状增益介质、第一半圆锥状激光介质、第一半圆状热沉、第一半环状热沉组成；所述第二激光增益介质由第二半环状增益介质、第二半圆锥状激光介质、第二半圆状热沉、第二半环状热沉组成；所述第一半圆状热沉、第一半环状热沉、第二半圆状热沉、第二半环状热沉均为具有微通道结构的热沉。

进一步，所述第一半环状增益介质的两端分别键合所述第一半圆锥状激光介质，所述第一半圆状热沉与所述第一半环状增益介质的内表面焊接，所述第一半环状热沉与所述第一半环状增益介质的外表面焊接，形成第一激光增益介质；所述第二半环状增益介质的两端分别键合所述第二半圆锥状激光介质，所述第二半圆状热沉与所述第二半环状增益介质的内表面焊接，所述第二半环状热沉与所述第二半环状增益介质的外表面焊接，形成第二激光增益介质。

进一步，所述第一半圆状热沉的外圆直径与所述第一半环状增益介质的内圆直径相同，所述第一半环状增益介质的内圆直径与所述第一半环状增益介质的外圆直径相同；所述第二半圆状热沉的外圆直径与所述第二半环状增益介质的内圆直径相同，所述第二半环状增益介质的内圆直径与所述第二半环状增益介质的外圆直径相同。