具有自對(duì)準(zhǔn)泵浦光學(xué)器件的光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備，其包括在激光諧振器中的固態(tài)激光介質(zhì)（300-302）。若干泵浦激光二極管（100）被布置成通過(guò)泵浦輻射在布置于激光諧振器的光學(xué)軸線上的反射鏡元件（200）處的反射來(lái)光學(xué)泵浦所述固態(tài)激光介質(zhì)（300-302）。反射鏡元件（200）被設(shè)計(jì)成將所述泵浦輻射引導(dǎo)到固態(tài)激光介質(zhì)（300-302）并且同時(shí)形成激光諧振器的諧振器反射鏡之一。利用固態(tài)激光器設(shè)備的該設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了泵浦光學(xué)器件的容易對(duì)準(zhǔn)。所提出的固態(tài)激光器設(shè)備能夠以緊湊的形式實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有自對(duì)準(zhǔn)泵浦光學(xué)器件的光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括布置在激光諧振器中的固態(tài)激光介質(zhì)和一個(gè)或若干泵浦激光二極管的光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備，所述泵浦激光二極管被布置成通過(guò)泵浦輻射在反射鏡元件處的反射來(lái)光學(xué)泵浦所述固態(tài)激光介質(zhì)。二極管泵浦的固態(tài)激光器躋身于用于要求比激光二極管能夠遞送的更高亮度和/或更短脈沖的大量應(yīng)用的使用最多的激光源。本發(fā)明不限于這樣的應(yīng)用，而是可以使用在要求適合的固態(tài)激光器的任何應(yīng)用中。
【背景技術(shù)】
[0002]在US 2010/0014547 Al中公開(kāi)了用于激光介質(zhì)的縱向泵浦的設(shè)備。該設(shè)備包括安裝在激光介質(zhì)的冷卻設(shè)備的側(cè)面上的若干泵浦激光二極管。由所述激光二極管發(fā)射的泵浦輻射被若干拋物面反射鏡反射而朝向固態(tài)激光介質(zhì)的端面之一。端泵浦的固態(tài)激光器的問(wèn)題是要求將泵浦激光器和泵浦激光器光學(xué)器件關(guān)于激光諧振器的光學(xué)模式精確地對(duì)準(zhǔn)。該問(wèn)題在US 2010/0014547 Al的設(shè)備中同樣存在，其中每一個(gè)拋物面反射鏡不得不精確地對(duì)準(zhǔn)以便在固態(tài)激光介質(zhì)的入口處實(shí)現(xiàn)泵浦輻射的期望的強(qiáng)度分布。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)泵浦光學(xué)器件的較容易對(duì)準(zhǔn)并且能夠以緊湊的方式實(shí)現(xiàn)。
[0004]利用根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備實(shí)現(xiàn)該目的。設(shè)備的有利實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題或者可以從描述和優(yōu)選實(shí)施例的后續(xù)部分進(jìn)行推斷。
[0005]所提出的光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備包括布置在激光諧振器中的固態(tài)激光介質(zhì)以及光學(xué)泵浦固態(tài)激光介質(zhì)的一個(gè)或若干泵浦激光二極管。泵浦激光二極管被布置成通過(guò)泵浦輻射在反射鏡元件處的反射來(lái)泵浦所述固態(tài)激光介質(zhì)，優(yōu)選地通過(guò)固態(tài)激光介質(zhì)的端面進(jìn)行泵浦。反射鏡元件被布置在激光諧振器的光學(xué)軸線上，并且在一方面被設(shè)計(jì)成將泵浦輻射反射到固態(tài)激光介質(zhì)(優(yōu)選地反射到固態(tài)激光介質(zhì)的端面)，且在另一方面被設(shè)計(jì)成形成激光諧振器的諧振器端鏡之一。該反射鏡元件因此將兩個(gè)功能合并在一個(gè)單個(gè)元件中。激光諧振器的另一端鏡可以是分離的反射鏡或者可以被形成為固態(tài)激光介質(zhì)的相對(duì)端面的涂層。激光諧振器可以是非穩(wěn)定諧振器。
[0006]本發(fā)明的固態(tài)激光器設(shè)備使用適當(dāng)設(shè)計(jì)的反射鏡元件，其將泵浦光引導(dǎo)到固態(tài)激光介質(zhì)中并且同時(shí)充當(dāng)激光諧振器反射鏡。因此，泵浦光束和激光模式在沒(méi)有復(fù)雜的對(duì)準(zhǔn)的情況下總是完美地重疊，這是因?yàn)樾纬杀闷止鈱W(xué)器件的反射鏡元件的部分總是與形成諧振器端鏡的反射鏡元件的部分成固定的空間關(guān)系。利用這樣的自定心反射鏡元件，顯著簡(jiǎn)化了泵浦光學(xué)器件的對(duì)準(zhǔn)。所提出的設(shè)計(jì)允許泵浦激光二極管的布置基本上與光學(xué)軸線平行地朝向反射鏡元件引導(dǎo)泵浦輻射。這樣的布置導(dǎo)致固態(tài)激光器設(shè)備的非常緊湊的設(shè)計(jì)。
[0007]反射鏡元件優(yōu)選地包括形成諧振器反射鏡的中心區(qū)域以及被設(shè)計(jì)成將泵浦輻射反射到固態(tài)激光介質(zhì)的端面的外部區(qū)域。為此，反射鏡元件優(yōu)選地被制造為自由形式的光學(xué)器件，從而允許反射鏡元件的中心區(qū)域和外部區(qū)域中的反射鏡反射表面的幾乎任何形狀。優(yōu)選地完全圍繞中心區(qū)域的外部區(qū)域可以被設(shè)計(jì)成在固態(tài)激光介質(zhì)的端面處生成例如泵浦輻射的平頂強(qiáng)度分布，其匹配端面的截面形狀或者其在尺寸和/或形狀方面匹配激光器的期望的光學(xué)模式。
[0008]固態(tài)激光介質(zhì)可以被形成為棒、光纖、盤(pán)或板，或者可以具有適于使用在固態(tài)激光器中的任何其它形狀。泵浦激光二極管可以是單個(gè)二極管或激光二極管的陣列，例如VCSEL陣列(VCSEL:垂直腔表面發(fā)射激光器)或微芯片VECSEL陣列(VECSEL:垂直外腔表面發(fā)射激光器)。反射鏡元件的主體可以由任何適合的材料形成，例如由金屬、涂敷的玻璃或涂敷的塑料形成。在金屬主體的情況下，反射鏡元件的反射表面可以由該金屬形成，例如由拋光的鋁形成。在玻璃或塑料主體的情況下，反射鏡表面由如本領(lǐng)域中所已知的適合的金屬化或介電涂層形成。
[0009]反射鏡元件優(yōu)選地包括對(duì)于激光和泵浦輻射光學(xué)透明的材料的主體。這允許面向固態(tài)激光介質(zhì)的主體前表面和主體后表面二者形成光學(xué)表面并且因此允許諧振器的設(shè)計(jì)方面的更多靈活性。前表面的中心部分優(yōu)選地形成透鏡并且后表面的中心部分形成諧振器反射鏡。同時(shí)，前或后表面的外部部分形成反射鏡以將泵浦輻射聚焦在固態(tài)激光介質(zhì)中。
[0010]光學(xué)元件的該設(shè)計(jì)使得即便對(duì)于小的諧振器維度也能夠?qū)崿F(xiàn)較大的模式尺寸和因此較高的激光功率。在沒(méi)有形成于主體前表面中的這樣的透鏡的情況下，最大功率由于固態(tài)激光介質(zhì)內(nèi)小的模式體積而受限。對(duì)于盤(pán)激光器而言，該小的模式體積主要由激光介質(zhì)中的模式的束腰給出。最大束腰在半共焦諧振器中實(shí)現(xiàn)并且由波長(zhǎng)乘以諧振器長(zhǎng)度L除以η的平方根給出。對(duì)于具有10-20mm量級(jí)的長(zhǎng)度的緊湊系統(tǒng)而言，沒(méi)有以上透鏡的模式尺寸被限制到近似50 μ m。利用透鏡和諧振器反射鏡在光學(xué)元件的主體中的組合，可以實(shí)現(xiàn)激光介質(zhì)中的明顯更大的模式尺寸和因此更大的激光功率。
[0011]用于朝向固態(tài)激光介質(zhì)反射泵浦輻射的反射鏡在主體后表面處的布置還允許通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)或成形前表面來(lái)實(shí)現(xiàn)用于泵浦輻射的附加光束偏轉(zhuǎn)或光束形成功能。
[0012]固態(tài)激光介質(zhì)可以安裝在冷卻設(shè)備中或者附接到這樣的冷卻設(shè)備。在激光器設(shè)備的有利實(shí)施例中，泵浦激光二極管被布置在所述冷卻設(shè)備的面向所述反射鏡元件的側(cè)面上。這允許固態(tài)激光器設(shè)備的非常緊湊的設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，泵浦激光二極管繞固態(tài)激光介質(zhì)的端面分布。泵浦激光器可以直接安裝到冷卻設(shè)備的側(cè)面并且因此從該冷卻設(shè)備的冷卻功能獲益。冷卻設(shè)備可以是體材料(特別地金屬)的熱沉，并且還可以具有用于空氣冷卻的冷卻散熱片。還可能將該冷卻設(shè)備實(shí)現(xiàn)為用于冷卻液(例如水)的腔室，所述冷卻液在激光器的操作期間被泵浦通過(guò)冷卻設(shè)備。
[0013]此外，可以接近泵浦激光器添加其它半導(dǎo)體元件，例如溫度傳感器或光電二極管以檢測(cè)泵浦輻射的功率或固態(tài)激光發(fā)射的功率。甚至可以添加泵浦二極管的電氣驅(qū)動(dòng)器的部件。
[0014]在所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的另外的實(shí)施例中，反射鏡元件被形成為機(jī)械配合在冷卻設(shè)備的外側(cè)上。反射鏡元件的前部的外部形狀被設(shè)計(jì)成使得通過(guò)將反射鏡元件安裝或配合到冷卻設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)與固態(tài)激光介質(zhì)的光學(xué)軸線的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)反射鏡元件到冷卻設(shè)備的適當(dāng)設(shè)計(jì)和機(jī)械固定，反射鏡表面和固態(tài)激光介質(zhì)的端面被自動(dòng)密封以抵擋周?chē)h(huán)境。
[0015]本發(fā)明的這些和其它方面將從此后描述的實(shí)施例顯而易見(jiàn)并且將參照其進(jìn)行闡述。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0016]以下通過(guò)示例的方式與附圖相結(jié)合進(jìn)一步詳細(xì)地描述所提出的固態(tài)激光器設(shè)備。各圖不出:
圖1所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的第一示例；
圖2所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的第二示例；
圖3所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的第三示例；
圖4具有棒狀固態(tài)激光介質(zhì)的所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的示例的截面視圖；
圖5具有板狀固態(tài)激光介質(zhì)的所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的示例的截面視圖；
圖6具有盤(pán)狀固態(tài)激光介質(zhì)的所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的另外的示例的示意視圖；
圖7所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的另外的示例的截面視圖；
圖8所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的示例的截面視圖；
圖9所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的另外的示例的截面視圖；
圖10所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的另外的示例的截面視圖；
圖11所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的另外的示例的截面視圖；
圖12所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的另外的示例的截面視圖；以及圖13所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的另外的示例的截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1示出所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的第一示例的側(cè)視圖。固態(tài)激光棒300集成在熱沉400的中心中。在熱沉400的一側(cè)上，集成泵浦二極管激光器100，例如VCSEL陣列。反射鏡元件200配合在熱沉400的外側(cè)上并且因此與激光棒300的光學(xué)軸線對(duì)準(zhǔn)。該反射鏡元件200在反射鏡元件的中心部分210中形成諧振器端鏡之一。反射鏡元件200的外部區(qū)域220被形成為拋物面反射鏡，其朝向激光棒300的端面反射由泵浦激光二極管100所發(fā)射的泵浦輻射。這示意性地指示在該圖中。在該示例中激光諧振器的第二端鏡500通過(guò)將該反射鏡配合安裝到熱沉400的外側(cè)來(lái)以類(lèi)似的自定心方式安裝在激光棒300的另一側(cè)上。通過(guò)反射鏡元件200的主體的這樣的安裝和對(duì)應(yīng)的外部形狀，反射鏡表面和激光棒300的表面可以被容易地密封以抵擋周?chē)h(huán)境。激光棒300的面涂敷有抗反射(AR)涂層。面向反射鏡元件200的端面310可以是在泵浦波長(zhǎng)和激光波長(zhǎng)處AR涂敷的(R〈2%，優(yōu)選地R〈0.2%)。相對(duì)面320對(duì)于泵浦波長(zhǎng)是HR (高反射)涂敷的并且對(duì)于固態(tài)激光器的波長(zhǎng)是AR涂敷的。
[0018]圖2示出所提出的固態(tài)激光器的另外的實(shí)施例，其中自由形式的反射鏡被用作涵蓋引導(dǎo)和成形到激光棒300的端面310的泵浦光并且形成激光諧振器的諧振器端鏡這兩個(gè)功能的反射鏡元件200。反射鏡元件200的外部區(qū)域220的形狀可以具有以特殊方式定制泵浦激光器100的強(qiáng)度分布的先進(jìn)設(shè)計(jì)。中心區(qū)域210充當(dāng)用于固態(tài)激光器的球面反射鏡并且對(duì)諧振器模式進(jìn)行成形。該中心區(qū)域210還可以具有特殊的自由形式以將諧振器模式成形為例如頂帽模式。諧振器端鏡和泵浦光學(xué)器件在單個(gè)反射鏡元件中的組合確保泵浦斑點(diǎn)與諧振器模式的完美重疊。激光棒300的端面310的表面對(duì)于泵浦波長(zhǎng)和激光波長(zhǎng)這兩種波長(zhǎng)不得不是AR涂敷的，而相對(duì)表面320形成第二諧振器端鏡。該端面對(duì)于泵浦光是HR涂敷的，并且具有用于固態(tài)激光器波長(zhǎng)的期望的向外耦合反射率。在所有圖中指示固態(tài)激光器的激光發(fā)射600。
[0019]在圖3中所示的另外的實(shí)施例中，自由形式的反射鏡由玻璃制成并且在中心區(qū)域210中充當(dāng)用于固態(tài)激光器的向外耦合反射鏡，而外部區(qū)域220的表面將泵浦光聚焦到激光棒300中。激光棒300的端面310需要對(duì)于兩種波長(zhǎng)是AR涂敷的，而相對(duì)表面320對(duì)于兩種波長(zhǎng)是HR涂敷的。自由形式的反射鏡元件200對(duì)于泵浦波長(zhǎng)是HR涂敷的并且具有用于固態(tài)激光器波長(zhǎng)的期望的向外耦合反射率。反射鏡元件200還可以在兩個(gè)區(qū)域210和220中具有不同的涂層。后側(cè)230對(duì)于固態(tài)激光器波長(zhǎng)是AR涂敷的。該后側(cè)230可以是平面的或者還可以彎曲以對(duì)穿過(guò)反射鏡元件200的固態(tài)激光器光束進(jìn)行準(zhǔn)直或成形。固態(tài)激光棒300的第二端面320形成固態(tài)激光器諧振器的第二端鏡。由于在圖3的實(shí)施例中反射鏡元件的主體的光學(xué)透明性，所以?xún)蓚€(gè)反射鏡210和220還可以實(shí)現(xiàn)在反射鏡元件200的相對(duì)側(cè)上。
[0020]固態(tài)激光器的有源介質(zhì)可以例如被成形為棒300、板301、盤(pán)302或者由光纖激光器的光纖形成。圖4到6圖示了一些不同的幾何結(jié)構(gòu)。圖4示出在激光棒300作為有源固態(tài)激光介質(zhì)的情況下所提出的固態(tài)激光器的示例的截面。圖5示出具有作為固態(tài)激光介質(zhì)的板301的固態(tài)激光器的示例的截面。特別地在這樣的板激光器的情況下，自由形式的光學(xué)器件(反射鏡元件200)可以是非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的并且對(duì)泵浦光束和/或激光模式進(jìn)行成形，從而匹配有源材料的幾何結(jié)構(gòu)，如圖5中示例性指示的那樣。
[0021]圖6示意性地示出具有作為有源激光介質(zhì)的盤(pán)302的固態(tài)激光器的示例。在該情況下，盤(pán)302安裝在熱沉400的一側(cè)上。在同一側(cè)上，泵浦激光器100圍繞固態(tài)激光盤(pán)302布置在熱沉400上。激光諧振器的端鏡以與例如圖2中的相同方式來(lái)形成。在如圖6中所示的這樣的盤(pán)激光器的情況下，有源材料還可以是光學(xué)泵浦的半導(dǎo)體盤(pán)芯片(0P-SDL或0P-VECSEL)O
[0022]在如圖7中所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，反射鏡元件200被實(shí)現(xiàn)為單個(gè)球面或拋物面反射鏡。將反射鏡元件200的曲率半徑R選定為兩倍(+/-10%)的反射鏡元件200的中心部分與激光介質(zhì)300的端刻面310之間的距離LI，從而將泵浦光聚焦到激光介質(zhì)300中。同時(shí)，由反射鏡元件200的中心部分和激光介質(zhì)300的另一端刻面320形成的激光諧振器的總長(zhǎng)度L2小于或等于反射鏡元件200的曲率半徑以形成穩(wěn)定的激光諧振器，使得激光介質(zhì)上的泵浦光的斑點(diǎn)與激光諧振器的光學(xué)軸線自對(duì)準(zhǔn)。
[0023]以下各圖示出所提出的固態(tài)激光器設(shè)備的反射鏡元件的實(shí)施例，其中透鏡形成在反射鏡元件200的主體的前側(cè)的中心區(qū)域中并且諧振器反射鏡形成在后側(cè)處。
[0024]圖8示出形成附接到熱沉400的有源介質(zhì)并且被至少一個(gè)泵浦激光二極管100圍繞的盤(pán)302。反射鏡兀件200的主體包括兩個(gè)光學(xué)表面:面向盤(pán)302的前表面以及后表面。將泵浦輻射反射到有源介質(zhì)302中的反射鏡221被布置在后表面的外部區(qū)域中。后表面完整地涂敷有高反射涂層，其在激光波長(zhǎng)處具有使得能夠?qū)崿F(xiàn)激光發(fā)射操作的反射率(典型地R=90%-99.5%)并且在泵浦波長(zhǎng)處具有>90%、優(yōu)選地>99%的反射率。前表面對(duì)于兩種波長(zhǎng)是AR涂敷的。
[0025]后表面的內(nèi)部或中心區(qū)域形成具有曲率半徑R的激光諧振器的向外耦合反射鏡211。前表面的內(nèi)部或中心區(qū)域形成具有焦距f的透鏡212。激光盤(pán)302的背離反射鏡元件200的側(cè)面形成包括該諧振器反射鏡、激光盤(pán)302、透鏡212和向外耦合反射鏡211的諧振器的另一端鏡。激光盤(pán)302與透鏡212之間的距離Cl1和透鏡212與向外耦合反射鏡211之間的距離d2以及透鏡212的焦距和向外耦合反射鏡211的曲率半徑R被選定成形成穩(wěn)定的諧振器，其具有在有源元件(即激光盤(pán)302)中的大模式尺寸。優(yōu)選地，透鏡212是凸形的，從而將激光聚焦在向外耦合反射鏡211上，所述向外耦合反射鏡211可以是凸的或平面的或者優(yōu)選為凹的。凸透鏡與凹反射鏡的組合允許對(duì)于整個(gè)諧振器的給定總長(zhǎng)度L=ClJd2的有源介質(zhì)中的最大模式尺寸。對(duì)于相同的總長(zhǎng)度L，模式尺寸相比于沒(méi)有這樣的透鏡的共焦設(shè)計(jì)可以是2到3倍，這在光學(xué)基模內(nèi)的光學(xué)功率方面是4到9倍。
[0026]在圖9中所示的另外的實(shí)施例中，反射鏡元件200的主體的兩個(gè)光學(xué)表面可以具有空間局部化的涂層，從而給出更多的設(shè)計(jì)自由。在這種情況下，泵浦反射器221可以實(shí)現(xiàn)在前表面(對(duì)于泵浦輻射是HR涂敷的)上，連同該表面中心中的AR涂敷的透鏡212。HR涂敷的端鏡211實(shí)現(xiàn)在后表面上并且可以被形成為平面的、凹的或凸的。利用該設(shè)計(jì)，激光諧振器的腔體長(zhǎng)度L從泵浦反射器221的位置fp_去耦合，使得泵浦反射器的短焦距能夠?qū)崿F(xiàn)小的泵浦斑點(diǎn)并且同時(shí)長(zhǎng)諧振器能夠?qū)崿F(xiàn)大的模式體積。
[0027]L和fp_的該去耦合還可以通過(guò)光學(xué)元件的主體的不同材料厚度實(shí)現(xiàn)，但是利用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)方法，兩個(gè)厚度之間的最大差異通常是受限的。
[0028]在所提出的固態(tài)激光器的另外的實(shí)施例中，反射鏡元件200的中心區(qū)域形成包括前表面處的AR涂敷的透鏡212、后表面的內(nèi)部中心中的HR涂敷的端鏡211和圍繞端鏡211且優(yōu)選為AR涂敷的向外耦合區(qū)213的非穩(wěn)定諧振器。這樣的實(shí)施例在圖10中示出。向外耦合區(qū)213可以附加地被成形為透鏡或自由形式的光學(xué)器件以對(duì)向外耦合的光束進(jìn)一步成形。
[0029]圖11示出一個(gè)實(shí)施例，其中泵浦反射器221被布置在反射鏡元件200的后表面上并且前表面的外部區(qū)域222被形成為與泵浦反射器221組合地朝向有源介質(zhì)引導(dǎo)泵浦輻射。利用前表面的該外部區(qū)域222的適合形狀，如圖1中所示的拋物面泵浦反射器可以被這樣的彎曲的、AR涂敷的前區(qū)域222和HR涂敷的后表面(反射器221)取代，所述HR涂敷的后表面可以是平面的或者也是彎曲的。
[0030]此外，可以對(duì)前表面的外部區(qū)域進(jìn)行成形以形成如圖12中所示的透鏡陣列223。透鏡陣列223被設(shè)計(jì)和布置成對(duì)泵浦二極管100的光束進(jìn)行準(zhǔn)直，而后表面的外部區(qū)域充當(dāng)(拋物面)泵浦反射鏡221。相比于先前的實(shí)施例，這允許用于恒定泵浦斑點(diǎn)的更長(zhǎng)腔體長(zhǎng)度L以及因此更大的模式面積。此外，每熱沉面積的熱負(fù)載更低。
[0031]在圖13中所示的另外的實(shí)施例中，先前的圖的向外耦合反射鏡211被第二透鏡取代，從而使得能夠形成具有包括第一透鏡212和第二透鏡214的望遠(yuǎn)鏡的諧振器以增加有源介質(zhì)中的模式尺寸。在該實(shí)施例中，分離的平面或彎曲的向外耦合反射鏡215不得不被附接到后表面。
[0032]雖然已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述要被視為是說(shuō)明性或示例性而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。例如，盡管圖中示出反射鏡元件200的前部到熱沉400的直接配合，但是還可能與熱沉分離地布置該反射鏡元件。另外，像是校準(zhǔn)器、非線性晶體、SESAM (半導(dǎo)體可飽和吸收體反射鏡)、可飽和吸收體、偏振器、普克爾盒、AOM (聲光調(diào)制器)等等的用于固態(tài)激光器的功能激光元件可以集成在反射鏡元件200的中心部分的前或后表面210、230上或其鄰近區(qū)域中或者集成在固態(tài)激光材料的表面310、320上或其鄰近區(qū)域中。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)，通過(guò)研究附圖、公開(kāi)內(nèi)容和隨附權(quán)利要求，能夠理解和實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其它變型。在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的僅有事實(shí)不指示這些措施的組合不能被用于獲益。具體地，設(shè)備的所有權(quán)利要求可以自由組合。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制范圍。
[0033] 參考標(biāo)記列表 100泵浦激光二極管 200反射鏡元件
210反射鏡元件的中心區(qū)域/諧振器反射鏡
211向外耦合反射鏡
212透鏡
213向外耦合區(qū)
214第二透鏡
215向外耦合反射鏡
220反射鏡元件的外部區(qū)域
221泵浦反射器
222前表面的外部區(qū)域
223透鏡陣列
230反射鏡元件的后側(cè)
300激光棒
301板
302盤(pán)
310激光棒的第一端面 320激光棒的第二端面 400熱沉
500第二諧振器反射鏡 600激光發(fā)射
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)泵浦的固態(tài)激光器設(shè)備，包括 在激光諧振器中的固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)以及一個(gè)或若干泵浦激光二極管(100)，所述泵浦激光二極管(100)被布置成通過(guò)泵浦輻射在反射鏡元件(200)處的反射來(lái)光學(xué)泵浦所述固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)， 其中所述反射鏡元件(200)被布置在所述激光諧振器的光學(xué)軸線上并且被設(shè)計(jì)成將所述泵浦輻射反射到固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)且同時(shí)形成激光諧振器的諧振器反射鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備， 其中所述反射鏡元件(200)包括形成所述諧振器反射鏡的中心區(qū)域(210)和被設(shè)計(jì)成將所述泵浦輻射反射到固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)的外部區(qū)域(220)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備， 其中所述中心區(qū)域(210)和所述外部區(qū)域(220)被形成有不同的曲率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備， 其中所述中心區(qū)域(210)和所述外部區(qū)域(220)被形成為具有相同曲率半徑R的反射鏡，所述曲率半徑R滿足1.8*L1 ^ 2.2*L1且R彡L2的條件，其中LI是中心區(qū)域(210)的中心與固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)的最接近端面(310)之間的距離并且L2是激光諧振器的長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備， 其中所述反射鏡元件(200)包括對(duì)于激光輻射光學(xué)透明的材料的主體，所述諧振器反射鏡形成在主體的后表面的中心區(qū)域中，并且 其中透鏡(212)形成在主體的面向固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)的前表面的中心區(qū)域中，所述諧振器反射鏡和所述透鏡(212)被布置和設(shè)計(jì)成形成具有在固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)的相對(duì)側(cè)上的第二諧振器反射鏡的諧振器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備， 其中所述諧振器反射鏡和所述透鏡(212)被布置和設(shè)計(jì)成相比于沒(méi)有所述透鏡的相等長(zhǎng)度的諧振器而言，增加固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)中的激光輻射的模式尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備， 其中主體的后表面的外部區(qū)域被設(shè)計(jì)成將所述泵浦輻射反射到固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備， 其中透鏡陣列(223)形成在主體的前表面處，所述透鏡陣列(223)被布置和設(shè)計(jì)成對(duì)朝向主體的后表面?zhèn)鞑サ谋闷旨す舛O管(100)的激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備， 其中主體的前表面的外部區(qū)域被設(shè)計(jì)成將所述泵浦輻射反射到固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備， 其中所述泵浦激光二極管(100)被布置成基本上與激光諧振器的光學(xué)軸線平行地朝向所述反射鏡元件(200)發(fā)射所述泵浦輻射。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備， 其中所述固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)安裝在冷卻設(shè)備(400)中或者附接到冷卻設(shè)備(400)，并且所述泵浦激光二極管(100)布置在所述冷卻設(shè)備(400)的側(cè)面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備， 其中所述泵浦激光二極管(100)被布置成圍繞固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)的端面(310)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備， 其中所述反射鏡元件(200)的主體被成形為以外前部機(jī)械地配合到冷卻設(shè)備(400)的外部形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備， 其中所述反射鏡元件(200)的所述外部區(qū)域(220)被設(shè)計(jì)成在所述固態(tài)激光介質(zhì)(300-302)的端面(310)處生成泵浦輻射的強(qiáng)度分布，所述強(qiáng)度分布匹配所述端面的截面形狀或所述激光諧振器的激光模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備， 其中所述反射鏡元件(200)的所述中心區(qū)域(210)被設(shè)計(jì)成生成在固體激光介質(zhì)(300-302)中不具有高斯強(qiáng)度輪廓的激光模式。
【文檔編號(hào)】H01S3/094GK104247170SQ201280072649
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月26日
【發(fā)明者】格龍恩博爾恩 S. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司