[发明专利]一种转盘式固体激光器及其水冷方法

说明书

本发明公开了一种转盘式固体激光器，包括依次成光路连接的泵浦源(80)、耦合系统(81)和增益介质(10)，所述泵浦源(80)的泵浦光射入该增益介质(10)边缘的增益区域(104)内，且所述增益介质(10)绕该增益区域(104)的中心旋转，同时保持增益介质(10)的方向不变；水冷机构(101)，所述增益介质(10)的侧面密封于该水冷机构(101)中，并与水冷机构(101)中的冷却液体直接接触，以带走增益介质(10)中的热量。本发明还公开该激光器的水冷方法。本发明的固体激光器，水冷圆盘取代一般端面泵浦激光器的固定增益介质，大大提高注入泵浦功率，同时避免固体激光器的热效应瓶颈，大大提高激光器输出功率以及激光放大器的放大倍率。

技术领域

本发明属于固体激光技术领域，更具体地，涉及一种转盘式固体激光器及其水冷方法。

背景技术

固体激光器根据固体增益介质的形状分为光纤、圆棒、板条、碟片、微片等类型，这些不同类型激光器具有不同的冷却结构。对于固体激光器而言，泵浦光在为增益介质带来能量的同时也为增益介质带来了废热，如何对固体激光器进行冷却成为了固体激光器领域亟待解决的问题。

为了解决固体激光器的冷却问题，有学者提出了增益介质旋转固体激光器，其特点是该类固体激光器中的固体激光增益介质在工作时是处于不断旋转的状态。该类固体激光器的增益介质一般是圆盘形状，固体激光器的泵浦光照射圆盘平面靠边缘的部分，泵浦光只对增益介质圆盘的边缘特定部位的小区域泵浦和加热。由于增益介质圆盘不断地旋转，被泵浦光加热部分还没有加热到温度很高之前，该部位就离开了泵浦区域，新进入泵浦区的增益介质经过较长时间冷却后温度较低，并且没有形成温度差，因此增益介质中的热效应影响很小。

增益介质旋转固体激光器采用旋转增益介质的方法实现冷却，其核心思想是利用增益介质的旋转，将被加热的增益介质移出泵浦区域，在泵浦区域之外冷却。在泵浦区域中处于激发状态时，增益介质中不存在冷却带来的温差，处于激光器中增益区的增益介质没有明显的热效应，固体激光介质的废热通过与之紧密固定的水冷机构带走，此外，由于泵浦区和冷却区被分开，也可以大大提高系统设计的便利，可以无限制地放大激光功率和能量。但固体增益介质旋转，则水冷机构也必须跟随一起同步旋转，势必造成水冷机构的进出入水管一起旋转运动，进出水管极易发生缠绕，难以实现对固体增益介质的有效冷却。因此，旋转增益介质固体激光器的技术瓶颈是旋转起来的固体增益介质很难实现水冷。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种转盘式固体激光器及其水冷方法，其目的在于，通过转盘式水冷机构，增益介质绕着增益区域中心旋转运动，其边缘的不同部位不断“旋”进增益泵浦区域，但整个水冷机构的方向不发生改变，保证了水冷机构的进出水管不需要跟随旋转，实现了增益介质旋转固体激光器的水冷，大大提高注入泵浦功率，同时避免固体激光器的热效应瓶颈，大大提高激光器输出功率以及激光放大器的放大倍率。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种转盘式固体激光器模块，包括依次成光路连接的泵浦源和耦合系统，该固体激光器模块还包括：

增益介质，所述泵浦源的泵浦光射入该增益介质边缘的增益区域内，且所述增益介质绕该增益区域的中心旋转，同时保持增益介质的方向不变；

水冷机构，所述增益介质的侧面密封于该水冷机构中，并与水冷机构中的冷却液体直接接触，以带走增益介质中的热量。

进一步地，所述水冷机构包括两维直线平移台，该两维直线运动平台包括水平方向运动导轨和竖直方向运动导轨，水平方向运动导轨和竖直方向运动导轨分别通过电机独立驱动，所述增益介质设于该两维直线运动平台上，且可围绕所述增益区域为旋转中心作平移的圆周运动，并保持自身方向不变。

进一步地，所述水冷机构包括绕所述增益区域旋转的旋转机构，所述增益介质偏心安装于该旋转机构上；

所述旋转机构与增益介质之间设有可自由旋转的轴承，该轴承内设有轴承内环。