[发明专利]侧面之字形泵浦增益介质及激光器系统

说明书

本发明提出了一种侧面之字形泵浦增益介质及激光器系统，增益介质为棱台形状，增益介质的侧面为接收泵浦光的泵浦面，增益介质的下底面为激光出射面，上底面为传导冷却面，增益介质包括：掺杂区域和未掺杂区域，其中，掺杂区域位于增益介质的宽度方向的中心区域，未掺杂区域位于增益介质的宽度方向的边缘区域，未掺杂区域与掺杂区域通过键合拼接。本发明的侧面之字形泵浦增益介质，泵浦光以一定角度从介质的侧面入射，并在介质内以之字形路径传输，增加了介质内泵浦光的吸收路径长度，提高了泵浦光的吸收效率，且使泵浦光自身具有一定的叠加，多个侧面入射的泵浦光也在中心区域叠加，提高了介质内整体泵浦光分布的均匀性。

技术领域

本发明涉及固体激光器技术领域，尤其涉及一种侧面之字形泵浦增益介质及激光器系统。

背景技术

全固态激光系统中常见的泵浦方式为端面泵浦和侧面泵浦，端面泵浦方式的泵浦光与激光传输方向基本一致，模式匹配较好，光光转化效率较高；而常见的侧面泵浦方式中泵浦光与激光传输方向垂直，光光转化效率相对略低。

全固态激光系统中常用的激光增益介质形状为棒状、板条状、薄片状，在高功率泵浦条件下，棒状增益介质的温度梯度方向与激光传输方向垂直，热效应较明显；板条与薄片增益介质热梯度方向与激光传输方向近似一致，相对棒状介质热效应有明显改善。

大面泵浦的板条介质与薄片介质中，泵浦光的传输路径较短(一般与介质厚度尺寸相当)，为了提高吸收效率，需要提高晶体的掺杂浓度来提高介质对泵浦光的吸收能力。然而较高的掺杂浓度容易出现浓度猝灭、增益不均匀、寄生振荡明显等缺点。

端面(窄面)泵浦的薄片激光系统中，由于泵浦面较窄，高功率泵浦条件下的大面积泵浦光耦合困难，降低了耦合效率；同时不易于实现均匀泵浦，出现温度分布不均匀和增益不均匀现象，降低了输出激光的光束质量；其次泵浦功率密度较高容易出现吸收饱和与增益饱和现象，降低了能量利用率。

激光二极管泵浦的固体激光系统中，常采用提高二极管数量与多方向泵浦以提高泵浦均匀性，泵浦结构较复杂，难以达到增益介质中泵浦光分布的整体均匀，降低了激光光束质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现高效均匀泵浦，本发明提出一种侧面之字形泵浦增益介质及激光器系统。

根据本发明实施例的侧面之字形泵浦增益介质，增益介质为棱台形状，增益介质的侧面为接收泵浦光的泵浦面，增益介质的下底面为激光出射面，上底面为传导冷却面，增益介质包括：

掺杂区域，位于增益介质的宽度方向的中心区域；

未掺杂区域，位于增益介质的宽度方向的边缘区域，未掺杂区域与掺杂区域通过键合拼接。

根据本发明实施例的侧面之字形泵浦增益介质，增益介质的侧面为泵浦面，泵浦光以一定角度从增益介质的泵铺面入射，并在增益介质内以之字形路径传输，增加了增益介质内泵浦光的吸收路径长度，提高了泵浦光的吸收效率，且使泵浦光自身具有一定的叠加，多个侧面入射的泵浦光也在中心区域叠加，泵浦光的不断叠加提高了增益介质内整体泵浦光分布的均匀性。增益介质的键合结构边缘部分对泵浦光无吸收，不产生热量并起到散热作用。并且由于增益介质的棱台形状，其端面口径与视场范围大，适合大尺寸光束和离轴多程放大。

根据本发明的一些实施例，掺杂区域为圆柱形或正棱柱形，掺杂区域的轴线与增益介质的轴线重合，掺杂区域的高度与增益介质的高度相同。

在本发明的一些实施例中，掺杂区域与未掺杂区域的折射率一致，且未掺杂区域不吸收泵浦光。

根据本发明的一些实施例，增益介质的上底面和下底面为边数相同的正多边形。

在本发明的一些实施例中，增益介质的高度尺寸小于底面边长尺寸，整体为薄片状。