盘片激光器 【技术领域】
本发明主要涉及到盘片固体激光器领域，特指一种盘片激光器。
背景技术
近些年来，盘片固体激光器获得了较大的发展。例如劳伦斯-利弗莫尔国家实验室研制的盘片状激光放大器，在平行放置的泵浦源中间设有若干个盘片，盘片以布儒斯特角放置在底板上，成单W形状，激光放大器中盘片的两侧分别设有石英玻璃窗口用以形成冷却通道，石英玻璃窗口上镀有增透膜用以增大泵浦光的透射率。其中，盘片以布儒斯特角放置，表面抛光质量好，能使散射损耗降到最低。泵浦源是闪光灯或者是二极管阵列，泵浦光辐射到盘片的表面，与激光束的方向垂直，因此可以认为盘片是面泵浦的。这种泵浦能够使激光束在通光孔径内产生均匀的增益；更为重要的是，盘片的侧面的发热是均匀的，因而横向温度梯度也是最小的。液氮经气嘴流经冷却通道对盘片进行制冷。泵浦源的外边设有的防爆石英玻璃窗体，防止灯爆炸对盘片造成损害。激光器的两个端面分别设有激光窗口，可以起到防尘的效果，激光从激光窗口出射，激光器地上面设有顶盖。但是，这种结构由于加装了石英窗口并且镀增透膜因此增大了工艺的复杂性，提高了成本，并且造成了安装调试比较困难、结构复杂、不利于紧凑化；同时窗口封装带来的热畸变和反射损耗，大大降低了激光的光束质量和出光效率；而且，为了防止盘片激光器产生自激振荡，介质掺杂浓度一般都比较低，故单W型设计的盘片激光器其泵浦光的单程吸收也较低。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，提供一种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盘片自身形成冷却通道能减少冷却的复杂性、降低成本的盘片激光器。
为了解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种盘片激光器，它包括安装在激光器底板上的盘片模块和泵浦源模块，泵浦源模块平行放置于盘片模块的两侧，且该激光器的两端设有前、后端盖，激光器的上部则设有盖板，其特征在于：所述盘片模块包括两个平行放置的盘片，两块盘片中间的空隙形成气冷通道，两块平行盘片之间设有盘片支架，上、下则分别设有盘片底板和盘片顶盖，盘片模块的两个气嘴分别安装在盘片底板和盘片顶盖上。
所述盘片模块呈W形设置于激光器底板上，各个盘片模块通过气嘴首尾相连，形成一个连贯的密闭的大气冷通道。
所述泵浦源模块包括泵浦源，泵浦源的外侧设有水管，水管通过水管密封压板固定，水管和泵浦源的外壁构成水冷通道；泵浦源的两端设有两个聚光腔端盖用来固定氙灯和水管形成的水冷通道；同时在泵浦源的最外面设有防爆石英玻璃窗体，该玻璃窗体通过玻璃压板来固定。
所述盘片模块上同时在盘片支架、盘片底板、盘片顶盖放置盘片的凹槽处又开有两条狭长的凹槽。
所述盘片模块上的两个气嘴分布在盘片模块的对角线上。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明的盘片激光器由盘片自身形成冷却通道，无需再用石英窗口进行封装，安装调试简单，减少了冷却的复杂性，降低了成本；
2、本发明的盘片激光器采用双W型的盘片设计思路，这样就可以使泵浦光充分吸收，从而大大提高了激光器的泵浦效率。双W型设计在相同增益长度的情况下，减小了由于窗口封装带来的热畸变和反射损耗，提高了激光器的光束质量和出光效率。双W型设计在相同增益长度的情况下，使激光器的体积减少了近一半，有利于激光器的紧凑化与模块化。
【附图说明】
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明揭开盘片激光器顶盖后的俯视示意图；
图3是本发明盘片模块的立体结构示意图；
图4是本发明盘片模块的主视示意图；
图5是图4的A-A面剖视示意图；
图6是本发明泵浦源模块的结构示意图。
图例说明
1、激光器盖板 2、激光器底板
3、激光器支撑脚 4、激光器前端盖
5、激光器后端盖 6、激光器侧板
7、盘片模块
71、盘片顶盖 72、盘片底板
73、盘片 74、盘片支架
75、气嘴 76、气冷通道
8、泵浦源模块
81、密封圈 82、玻璃压板
83、玻璃窗体 84、水管
85、聚光腔 86、水管密封压板
87、泵浦源 88、聚光腔端盖
【具体实施方式】
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示的本发明盘片激光器的实施例，它包括安装在激光器底板2上的盘片模块7和泵浦源模块8，泵浦源模块8平行放置于盘片模块7的两侧，泵浦源模块8与盘片模块7之间还设有激光器侧板6，且该激光器的两端设有前、后端盖4、5，激光器前、后端盖4、5作为激光器两个端面的激光窗口，激光从激光器前、后端盖4、5出射，这样同时也是为了防尘。激光器的上部则设有盖板1，激光器底板2上设有激光器支撑脚3，这样可以方便调节激光器。如图3、图4和图5所示的盘片模块7，它包括两个平行放置的盘片73，盘片73的周边用金属包裹，两块盘片73中间的空隙形成气冷通道76，两块平行盘片73之间设有盘片支架74，上、下则分别设有盘片底板72和盘片顶盖71，盘片模块7的两个气嘴75分别安装在盘片底板72和盘片顶盖71上，并在盘片底板72和盘片顶盖71上开设有若干个能让气体流入气冷通道76的气孔，且两个气嘴75分布在盘片模块7的对角线上，这样使得用来冷却盘片73的气体能够均匀缓缓的通过盘片模块7。液氮进入气嘴75经气孔进入两盘片73之间的气冷通道76从而对盘片进行制冷。如图2所示，盘片模块7呈W形设置于激光器底板2上，各个盘片模块7通过气嘴75首尾相连，形成一个密闭的气冷通道。盘片模块7上同时在盘片支架74、盘片底板72、盘片顶盖71放置盘片73的凹槽处又开有两条狭长的凹槽，这样盘片73的周边也可以进行充分的冷却。
如图6所示，本实施例中的泵浦源模块8中的泵浦源87采用的是氙灯。氙灯的聚光腔85是双曲渐开线的形式，表面镀有反射膜用来反射泵浦光。氙灯的外面是用石英玻璃制作而成的水管84，水管84通过水管密封压板86固定，水管84和氙灯的外壁构成氙灯的水冷通道，氙灯的两端设有两个聚光腔端盖88用来固定氙灯和水管84形成的冷却通道；同时在泵浦源87的最外面设有防爆石英玻璃窗体83，以防止氙灯爆炸损伤盘片73，玻璃窗体83通过玻璃压板82来固定；同时泵浦源模块8的两端利用密封圈81起到密封作用，防止水溢出。
工作原理：在激光器的前端盖4处放置一面半透半反的输出镜，在后端盖5处放置一面全反镜，这样就构成了激光器的谐振腔。脉冲氙灯发出的泵浦光或者直接经石英玻璃窗体83入射到盘片73上，或者经聚光腔85会聚后辐射到盘片73上，盘片73吸收氙灯的泵浦光产生受激发射，形成激光的最初信号不是从外部引入，而是源自自发反射，自发反射的每一个光子，对处于上能级的原子来说，就是一个引发受激发射的外部信号，使得自发反射得以放大。由于谐振腔的两个反射镜垂直于盘片73的轴线，沿轴方向的光波不断地往返于两个反射镜之间，所以腔内光功率密度不断地得到加强，最后稳定在某一特定值上；部分光经输出镜输出，部分光被反射回盘片73继续进行放大，从而可以保证激光源源不断地输出，光学谐振使光波产生正反馈，起着延长增益介质的作用，而且还起着控制光束传播方向的作用，从而使激光具有良好的方向性。在出光过程中，不对盘片进行制冷；但是对氙灯一直进行水冷，及时带有氙灯产生的废热，否则氙灯容易炸裂。出光结束后，对盘片模块进行快速地液氮制冷，使盘片迅速恢复到初始状态，从而进行下一次出光。