專利名稱：盤片激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到盤片固體激光器領(lǐng)域，特指一種盤片激光器。
背景技術(shù)：
近些年來，盤片固體激光器獲得了較大的發(fā)展。例如勞倫斯-利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制的盤片狀激光放大器，在平行放置的泵浦源中間設(shè)有若干個(gè)盤片，盤片以布儒斯特角放置在底板上，成單W形狀，激光放大器中盤片的兩側(cè)分別設(shè)有石英玻璃窗口用以形成冷卻通道，石英玻璃窗口上鍍有增透膜用以增大泵浦光的透射率。其中，盤片以布儒斯特角放置，表面拋光質(zhì)量好，能使散射損耗降到最低。泵浦源是閃光燈或者是二極管陣列，泵浦光輻射到盤片的表面，與激光束的方向垂直，因此可以認(rèn)為盤片是面泵浦的。這種泵浦能夠使激光束在通光孔徑內(nèi)產(chǎn)生均勻的增益；更為重要的是，盤片的側(cè)面的發(fā)熱是均勻的，因而橫向溫度梯度也是最小的。液氮經(jīng)氣嘴流經(jīng)冷卻通道對(duì)盤片進(jìn)行制冷。泵浦源的外邊設(shè)有的防爆石英玻璃窗體，防止燈爆炸對(duì)盤片造成損害。激光器的兩個(gè)端面分別設(shè)有激光窗口，可以起到防塵的效果，激光從激光窗口出射，激光器的上面設(shè)有頂蓋。但是，這種結(jié)構(gòu)由于加裝了石英窗口并且鍍?cè)鐾改ひ虼嗽龃罅斯に嚨膹?fù)雜性，提高了成本，并且造成了安裝調(diào)試比較困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不利于緊湊化；同時(shí)窗口封裝帶來的熱畸變和反射損耗，大大降低了激光的光束質(zhì)量和出光效率；而且，為了防止盤片激光器產(chǎn)生自激振蕩，介質(zhì)摻雜濃度一般都比較低，故單W型設(shè)計(jì)的盤片激光器其泵浦光的單程吸收也較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種可以使泵浦光得到充分吸收、能大大提高激光器的泵浦效率且由盤片自身形成冷卻通道能減少冷卻的復(fù)雜性、降低成本的盤片激光器。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種盤片激光器，它包括安裝在激光器底板上的盤片模塊和泵浦源模塊，泵浦源模塊平行放置于盤片模塊的兩側(cè)，且該激光器的兩端設(shè)有前、后端蓋，激光器的上部則設(shè)有蓋板，其特征在于所述盤片模塊包括兩個(gè)平行放置的盤片，兩塊盤片中間的空隙形成氣冷通道，兩塊平行盤片之間設(shè)有盤片支架，上、下則分別設(shè)有盤片底板和盤片頂蓋，盤片模塊的兩個(gè)氣嘴分別安裝在盤片底板和盤片頂蓋上。
所述盤片模塊呈W形設(shè)置于激光器底板上，各個(gè)盤片模塊通過氣嘴首尾相連，形成一個(gè)連貫的密閉的大氣冷通道。
所述泵浦源模塊包括泵浦源，泵浦源的外側(cè)設(shè)有水管，水管通過水管密封壓板固定，水管和泵浦源的外壁構(gòu)成水冷通道；泵浦源的兩端設(shè)有兩個(gè)聚光腔端蓋用來固定氙燈和水管形成的水冷通道；同時(shí)在泵浦源的最外面設(shè)有防爆石英玻璃窗體，該玻璃窗體通過玻璃壓板來固定。
所述盤片模塊上同時(shí)在盤片支架、盤片底板、盤片頂蓋放置盤片的凹槽處又開有兩條狹長(zhǎng)的凹槽。
所述盤片模塊上的兩個(gè)氣嘴分布在盤片模塊的對(duì)角線上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于1、本發(fā)明的盤片激光器由盤片自身形成冷卻通道，無需再用石英窗口進(jìn)行封裝，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，減少了冷卻的復(fù)雜性，降低了成本；2、本發(fā)明的盤片激光器采用雙W型的盤片設(shè)計(jì)思路，這樣就可以使泵浦光充分吸收，從而大大提高了激光器的泵浦效率。雙W型設(shè)計(jì)在相同增益長(zhǎng)度的情況下，減小了由于窗口封裝帶來的熱畸變和反射損耗，提高了激光器的光束質(zhì)量和出光效率。雙W型設(shè)計(jì)在相同增益長(zhǎng)度的情況下，使激光器的體積減少了近一半，有利于激光器的緊湊化與模塊化。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明揭開盤片激光器頂蓋后的俯視示意圖；圖3是本發(fā)明盤片模塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明盤片模塊的主視示意圖；圖5是圖4的A-A面剖視示意圖；圖6是本發(fā)明泵浦源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說明1、激光器蓋板 2、激光器底板3、激光器支撐腳 4、激光器前端蓋5、激光器后端蓋 6、激光器側(cè)板7、盤片模塊71、盤片頂蓋 72、盤片底板73、盤片 74、盤片支架75、氣嘴 76、氣冷通道
8、泵浦源模塊81、密封圈82、玻璃壓板83、玻璃窗體 84、水管85、聚光腔86、水管密封壓板87、泵浦源88、聚光腔端蓋具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1和圖2所示的本發(fā)明盤片激光器的實(shí)施例，它包括安裝在激光器底板2上的盤片模塊7和泵浦源模塊8，泵浦源模塊8平行放置于盤片模塊7的兩側(cè)，泵浦源模塊8與盤片模塊7之間還設(shè)有激光器側(cè)板6，且該激光器的兩端設(shè)有前、后端蓋4、5，激光器前、后端蓋4、5作為激光器兩個(gè)端面的激光窗口，激光從激光器前、后端蓋4、5出射，這樣同時(shí)也是為了防塵。激光器的上部則設(shè)有蓋板1，激光器底板2上設(shè)有激光器支撐腳3，這樣可以方便調(diào)節(jié)激光器。如圖3、圖4和圖5所示的盤片模塊7，它包括兩個(gè)平行放置的盤片73，盤片73的周邊用金屬包裹，兩塊盤片73中間的空隙形成氣冷通道76，兩塊平行盤片73之間設(shè)有盤片支架74，上、下則分別設(shè)有盤片底板72和盤片頂蓋71，盤片模塊7的兩個(gè)氣嘴75分別安裝在盤片底板72和盤片頂蓋71上，并在盤片底板72和盤片頂蓋71上開設(shè)有若干個(gè)能讓氣體流入氣冷通道76的氣孔，且兩個(gè)氣嘴75分布在盤片模塊7的對(duì)角線上，這樣使得用來冷卻盤片73的氣體能夠均勻緩緩的通過盤片模塊7。液氮進(jìn)入氣嘴75經(jīng)氣孔進(jìn)入兩盤片73之間的氣冷通道76從而對(duì)盤片進(jìn)行制冷。如圖2所示，盤片模塊7呈W形設(shè)置于激光器底板2上，各個(gè)盤片模塊7通過氣嘴75首尾相連，形成一個(gè)密閉的氣冷通道。盤片模塊7上同時(shí)在盤片支架74、盤片底板72、盤片頂蓋71放置盤片73的凹槽處又開有兩條狹長(zhǎng)的凹槽，這樣盤片73的周邊也可以進(jìn)行充分的冷卻。
如圖6所示，本實(shí)施例中的泵浦源模塊8中的泵浦源87采用的是氙燈。氙燈的聚光腔85是雙曲漸開線的形式，表面鍍有反射膜用來反射泵浦光。氙燈的外面是用石英玻璃制作而成的水管84，水管84通過水管密封壓板86固定，水管84和氙燈的外壁構(gòu)成氙燈的水冷通道，氙燈的兩端設(shè)有兩個(gè)聚光腔端蓋88用來固定氙燈和水管84形成的冷卻通道；同時(shí)在泵浦源87的最外面設(shè)有防爆石英玻璃窗體83，以防止氙燈爆炸損傷盤片73，玻璃窗體83通過玻璃壓板82來固定；同時(shí)泵浦源模塊8的兩端利用密封圈81起到密封作用，防止水溢出。
工作原理在激光器的前端蓋4處放置一面半透半反的輸出鏡，在后端蓋5處放置一面全反鏡，這樣就構(gòu)成了激光器的諧振腔。脈沖氙燈發(fā)出的泵浦光或者直接經(jīng)石英玻璃窗體83入射到盤片73上，或者經(jīng)聚光腔85會(huì)聚后輻射到盤片73上，盤片73吸收氙燈的泵浦光產(chǎn)生受激發(fā)射，形成激光的最初信號(hào)不是從外部引入，而是源自自發(fā)反射，自發(fā)反射的每一個(gè)光子，對(duì)處于上能級(jí)的原子來說，就是一個(gè)引發(fā)受激發(fā)射的外部信號(hào)，使得自發(fā)反射得以放大。由于諧振腔的兩個(gè)反射鏡垂直于盤片73的軸線，沿軸方向的光波不斷地往返于兩個(gè)反射鏡之間，所以腔內(nèi)光功率密度不斷地得到加強(qiáng)，最后穩(wěn)定在某一特定值上；部分光經(jīng)輸出鏡輸出，部分光被反射回盤片73繼續(xù)進(jìn)行放大，從而可以保證激光源源不斷地輸出，光學(xué)諧振使光波產(chǎn)生正反饋，起著延長(zhǎng)增益介質(zhì)的作用，而且還起著控制光束傳播方向的作用，從而使激光具有良好的方向性。在出光過程中，不對(duì)盤片進(jìn)行制冷；但是對(duì)氙燈一直進(jìn)行水冷，及時(shí)帶有氙燈產(chǎn)生的廢熱，否則氙燈容易炸裂。出光結(jié)束后，對(duì)盤片模塊進(jìn)行快速地液氮制冷，使盤片迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而進(jìn)行下一次出光。
權(quán)利要求
1.一種盤片激光器，它包括安裝在激光器底板(2)上的盤片模塊(7)和泵浦源模塊(8)，泵浦源模塊(8)平行放置于盤片模塊(7)的兩側(cè)，其特征在于所述盤片模塊(7)包括兩個(gè)平行放置的盤片(73)，兩塊盤片(73)中間的空隙形成氣冷通道(76)，兩塊平行盤片(73)之間設(shè)有盤片支架(74)，兩塊平行盤片(73)上、下則分別設(shè)有盤片底板(72)和盤片頂蓋(71)，盤片模塊(7)的兩個(gè)氣嘴(75)分別安裝在盤片底板(72)和盤片頂蓋(71)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤片激光器，其特征在于所述盤片模塊(7)呈W形設(shè)置于激光器底板(2)上，各個(gè)盤片模塊(7)通過氣嘴(75)首尾相連，形成一個(gè)連貫密閉的大的氣冷通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盤片激光器，其特征在于所述泵浦源模塊(8)包括泵浦源(87)，泵浦源(87)的外側(cè)設(shè)有水管(84)，水管(84)通過水管密封壓板(86)固定，水管(84)和泵浦源(87)的外壁構(gòu)成水冷通道；泵浦源(87)的兩端設(shè)有兩個(gè)用來固定氙燈和水管(84)形成的水冷通道的聚光腔端蓋(88)；同時(shí)在泵浦源(87)的最外面設(shè)有防爆石英玻璃窗體(83)，該玻璃窗體(83)通過玻璃壓板(82)來固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤片激光器，其特征在于所述激光器的兩端設(shè)有激光器前、后端蓋(4)、(5)，激光器的上部則設(shè)有激光器蓋板(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤片激光器，其特征在于所述激光器底板(2)上設(shè)有激光器支撐腳(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤片激光器，其特征在于所述盤片模塊(7)上同時(shí)在盤片支架(74)、盤片底板(72)、盤片頂蓋(71)放置盤片(73)的凹槽處又開有兩條狹長(zhǎng)的凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤片激光器，其特征在于所述盤片模塊(7)上的兩個(gè)氣嘴(75)分布在盤片模塊(7)的對(duì)角線上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盤片激光器，它包括安裝在激光器底板上的盤片模塊和泵浦源模塊，泵浦源模塊平行放置于盤片模塊的兩側(cè)，且該激光器的兩端設(shè)有前、后端蓋，激光器的上部則設(shè)有蓋板，所述盤片模塊包括兩個(gè)平行放置的盤片，兩塊盤片中間的空隙形成氣冷通道，兩塊平行盤片之間設(shè)有盤片支架，上、下則分別設(shè)有盤片底板和盤片頂蓋，盤片模塊的兩個(gè)氣嘴分別安裝在盤片底板和盤片頂蓋上。本發(fā)明的盤片激光器可以使泵浦光得到充分吸收，能夠大大提高激光器的泵浦效率且由盤片自身形成冷卻通道能夠減少冷卻的復(fù)雜性，降低成本。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1632992SQ200510031119
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者許曉軍, 何鋒, 萬學(xué)斌, 汪曉波, 楊軼, 吳武明, 沈洪斌, 習(xí)鋒杰, 舒柏宏, 姜宗福, 陳金寶, 劉澤金 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)