[发明专利]空间阶梯均匀泵浦的固体激光器

说明书

本发明公开了一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器。空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，包括：棒状增益介质；围绕所述棒状增益介质的侧面、且沿所述棒状增益介质的长度方向阶梯型排布的多个泵浦单元；散热结构，设于所述棒状增益介质的侧面。采用本发明，可以实现高功率泵浦、高散热效率、低热效应，且具有结构简单紧凑、散热系统稳定且易于实现与维护等优点。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器。

背景技术

全固态激光系统通常采用的泵浦方式包括端面泵浦和侧面泵浦，常用的激光增益介质形状包括棒状、板条状、和薄片状。在高功率泵浦的棒状激光器中，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。

为降低棒状介质的热效应，相关技术中常采用复杂庞大的液冷散热系统，增加了激光器系统的成本和体积，同时也降低了激光系统的稳定性，缩短了激光寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，用以解决现有技术中高功率泵浦情况下棒状激光器增益介质热效应高的问题。

根据本发明实施例的空间阶梯均匀泵浦的固体激光器，包括：

棒状增益介质；

围绕所述棒状增益介质的侧面、且沿所述棒状增益介质的长度方向阶梯型排布的多个泵浦单元；

散热结构，设于所述棒状增益介质的侧面。

根据本发明的一些实施例，所述泵浦单元为激光二极管叠阵。

根据本发明的一些实施例，所述激光二极管叠阵包括第一激光二极管巴条和第二激光二极管巴条，所述第一激光二极管巴条位于所述棒状增益介质和所述第二激光二极管巴条之间，所述第一激光二极管巴条的体积小于所述第二激光二极管巴条的体积。

根据本发明的一些实施例，所述多个泵浦单元的个数为N，所述N满足：

其中，E_pump表示所述多个泵浦单元的目标总能量，E_LDA表示所述泵浦单元的输出能量。

根据本发明的一些实施例，所述E_pump满足：

E_pump＝E_save/η_coupη_Tη_absη_Qη_Stokesη_stη_ASE，

其中，E_save表示所述固体激光器的目标最小储能，η_coup表示所述固体激光器的的耦合效率，η_T表示所述棒状增益介质的透过率，η_abs表示所述棒状增益介质的吸收效率，η_Q表示所述棒状增益介质的荧光量子效率，η_Stokes表示斯托克斯效率，η_st表示上能级存储效率，η_ASE表示自发辐射放大产生的损耗系数。

根据本发明的一些实施例，在所述棒状增益介质的周向方向上，任意两个相邻的所述泵浦单元之间的夹角均为θ，所述θ满足：

其中，k表示正整数。

根据本发明的一些实施例，在所述棒状增益介质的长度方向上，所述棒状增益介质的长度为L，所述泵浦单元的长度为l，所述L和所述l满足：

L≥N·l。