专利名称：：Q开关微型激光器设备与使用方法
技术领域：
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背景技术：
：Q开关过程包括当能量正在被转移到增益介质时在激光振荡器中例如使用吸收体或者光闸引入足以防止发射激光的损耗。当损耗被消除时，源自自然发射强光子通量呈指数级增长，且通过局部反射的共振腔反射镜的这些光子的耦合引起Q开关激光脉冲的发生。激光的短、强脉冲的首次报导，当时称为巨脉冲，来自主动Q开关红宝石激光器(McClung,F丄和Hellwarth,R.W.:"GiantOpticalPulsationsfromRuby(来自红宝石的巨光脉动)"，JournalofAppliedPhysics333，828-829,1962)。此后不久，对使用有机染料作为可饱和吸收体的被动Q开关进行了报导(P.P.Sorokin，J丄Luzzi,J.R丄enkard和G.D.Pettit:"RubyLaserQ-SwitchingElementsusingPhthalocyanineMoleculesinSolution(在溶液中使用酞菁染料分子的红宝石激光器Q开关元件)"，IBMJ.,vol.8,pp.182-184，April1964;P.Kafalas，J丄MastersandE.M.E.Murray:"PhotosensitiveLiquidusedasaNondestructivePassiveQ-SwitchinaRubyLaser(在红宝石激光器中用作无损被动Q开关的光敏液体)，，，J.Appl.Phys.,35(8),2349,1964);禾口B.H.Soffer:"GiantPulseLaserOperationbyaPassive,ReversiblyBleachableAbsorber(通过^:动、可逆漂白吸收体l喿作巨脉冲激光器)"，J.Appl.Phys.,35,2551,1964)。在过去四十年中，各种主动和被动损耗调制技术已被用于产生Q开关激光脉沖。这些Q开关激光脉冲短达几十皮秒或者长达几百纳秒，并且脉冲能量的范围可从微焦耳的一小部分到焦耳的一大部分。近年来，二极管激光器泵浦的固态激光器和固态可饱和吸收体的出现已经引起对于被动Q开关激光器、包括;徵型激光器的重新关注。在被动Q开关中，激光器共振器含有增益介质和吸收介质，这两种介质均可饱和并且因此具有非线性响应。当增益介质被泵浦时，它能够同时积聚存储的能量和发射光子。在激光器共振器中经由多次往返，可以在吸收体中发生光子通量增益、不变损耗以及饱和损耗。如果增益介质在吸收体之前饱和，则光子通量可以增长，但是激光器将不发射强脉沖。在另一方面，如果光子通量增长至首先使得吸收体饱和或者漂白的水平，则共振器出现腔内损耗和激光器Q开关的急剧降低，由此产生短、强激光脉冲。在图1中示意一种传统的被动Q开关微型激光器100。被动Q开关微型激光器100具有粘结到可饱和吸收体102的增益介质101,可饱和吸收体102被形成共振腔的一对介电涂层105和106包围。在增益介质上的介电涂层105透射由光源114提供的泵浦光，并且在纟效型激光器波长下具有高度反射性(高反射器)。在可饱和吸收体上的介电涂层106在微型激光器波长下具有局部反射性(输出耦合器)并且提供源自微型激光器的光学输出108。形成界面112的增益介质101和可饱和吸收体102的材面可以涂覆有介电物质从而通过增益介质将未被吸收的泵浦光反射回去并且透射具有微型激光器波长的光线。
发明内容已经很好地研制出使用单晶体材料制造的被动Q开关^:型激光器。可在达几个瓦特的功率下光学泵浦该单晶体材料微型激光器，这可能导致光学损伤的发生。光学损伤的形式或者为体块晶体破裂或者为由于热致应力降低了涂层损伤阈值而引起的光学涂层损坏。然而，一些应用要求被动Q开关微型激光器在比未进行改进的热量排除的简单器械中可能的泵浦功率更高的泵浦功率下才喿作。在传统的被动Q开关微型激光器的增益介质和可饱和吸收体中的热负荷通常经由通过不具有光学活性的器械的一个或者多个侧面的传导而被排除。从增益介质的光学活性泵浦材面的更加直接的热量排除的不足，以及可饱和吸收体的微型激光器输出材面的程度更低，可能将器械的最大平均泵浦功率和输出功率限制为低于对于一些应用而言的期望的那些功率的水平。功率限制机理是由于过度热致应力而导致的构成激光器的材料的巨量热破裂。当将玻璃材料用于增益介质或者可饱和吸收体时热致>波裂的问题更加严重。最近，已经论证了基于Yb"和E一+共掺杂磷酸盐玻璃的人眼安全被动Q开关激光器。在增益介质破裂之前，这些人眼安全被动Q开关激光器被限于仅仅几百亳瓦的泵浦功率(Karlsson等"Diode-pumped，+Er-Yb:glasslaserpassively(^-switchedbyuseofCo:MgAl204asasaturableabsorber",Appl.Optics，vol.39,pp.6188-6192，2000)。泵浦功率限制是由于与普通晶体基质例如YAG的导热率13Wm—11^_1相比，磷酸盐玻璃基质的低得多的导热率具有0.85Wm_1K—、向微型激光器的泵和输出材面添加透光导热元件或者散热器，能够用作从增益介质的泵浦材面、并且，如果需要，可饱和吸收体的微型激光器输出材面直接排除热量的散热器。已经由Zayhowski等人论证并且在才艮才居图2所示装置的"Pump-inducedbleachingofthesaturableabsorberinshort-pulseNd:YAG/Cr4+:YAGpassivelyQ-switchedmicrochiplasers",IEEEJ.Quant.Electron.,vol.39,pp.l588-1593(2003)中报导了这种方法的有效性。Zayhowski等人示出利用粘结到Nd:YAG的未摻杂YAG薄片而在高达25W的泵浦功率下可靠操作的被动Q开关Nd:YAG/Cr:YAG激光器。Zayhowski等人的系统允许从位于具有最高密度的吸收泵浦辐射区域中的表面排除热量及其相关热负荷。未掺杂YAG以与Cr:YAG相同的方式粘结到Nd:YAG,这种粘结是如由OnyxOptics7>司的Meissner实施的扩散粘结(美国专利5846638)。在大多数现有技术器械的情形中，微型激光器的未掺杂YAG层被容纳于激光器共振器中并且因此增加了它的光程。Zayhowski等人的系统包括微型激光器200，该微型激光器包括均使用根据美国专利5846638的扩散粘结而被粘结到一起的Nd:YAG增益介质201、Cr:YAG可饱和吸收体202以及两个未纟参杂YAG端盖203和204的单片组件。该两个未掺杂YAG端盖203和204分别地利用涂层205和206被介电物质涂覆，以提供上述的相同高反射器和输出耦合器反射镜作用并且由此形成光共振腔。因此，介电涂层205将透过泵浦光207并且反射具有微型激光器波长的光线，而介电涂层206将反射泵浦光并且部分地反射产生输出光束208的具有微型激光器波长的光线。注意到未掺杂YAG端盖用作散热器并且被容纳于微型激光器共振器中并且对其总光程长度作出贡献是重要的。光程长度决定微型激光器脉冲持续时间。通过添加未掺杂YAG端盖，实现了总光程长度的显著增加，这导致降低了峰值功率和微型激光器总体性能。Karlsson等人在低至740mW的平均泵浦功率下观察到磷酸盐玻璃激光器基质发生热破裂。起初，Karlsson等人试图通过研制具有更高导热率的磷酸盐激光器玻璃来解决这个问题(Karlsson等"DevelopmentandcharacterizationofYb-Erlaserglassforhighaveragepowerlaserdiodepumping",Appl.Phys.B，vol75,pp.41-46,2002)，但是最终选择了Laurell等人的美国专利6778563(图3)所披露的方案。如Laurell等人讨论地，在很少的独特情形中，可饱和吸收体并不吸收泵浦光并且对于具有最高热负荷的区域即增益介质的泵浦表面可用作有效的散热器。图3示意一种被动Q开关Yb,Er:玻璃微型激光器300，它包括粘结到可饱和吸收体302的增益介质301，可饱和吸收体302被形成共振腔的一对介电涂层305和306包围。在可饱和吸收体302上的介电涂层305透过从二极管激光器314发射的泵浦光307并且在^:型激光器波长下具有高度反射性(高反射器)。在增益介质301上的介电涂层306在微型激光器波长下具有部分反射性(输出耦合器)并且提供源自微型激光器的光学输出308。输出耦合器涂层306还通过增益介质301将未被吸收的泵浦光307反射回去。因此，因为可^T包和吸收体302并不吸收泵浦光307而是透过泵浦光，吸收体用作散热器以允许使用更高的泵浦功率。重要的是注意到，虽然可饱和吸收体302用作散热器，但该方法仅仅已被用于该一种情形，因为它要求使用透过泵浦光的可饱和吸收体，在该情形中为Co:尖晶石。该同一方法不能被应用于广泛使用的Nd:YAG/Cr:YAG被动Q开关微型激光器系统，因为可饱和吸收体Cr:YAG像增益介质Nd:YAG那样强烈地吸收泵浦光。使用被动Q开关微型激光器的其中一个主要原因在于产生短持续时间、高峰值功率的脉冲。根据对增益介质、可饱和吸收体和共振腔物理性质的选择，这些脉冲的长度范围可从几百皮秒到二或三纳秒。以透光元件(即，不提供任何类型的增益和损耗)的形式为被动Q开关微型激光器的共振腔增加另外的长度，将总是导致Q开关脉冲持续时间的延长。Q开关脉冲持续时间的这种延长与共振腔(resonator)长度的增加成正比。例如，Zayhowski等人已经证实，几个被动Q开关Nd:YAG/Cr:YAG微型激光器在不具有未掺杂YAG端盖时具有范围在200ps到300ps的脉冲持续时间，而当添加0.5mm厚的未掺杂YAG端盖时脉冲持续时间延长到300ps到400ps。关于泵浦光的吸收，大多数被动Q开关微型激光器采用量级为一个吸收长度的增益介质长度。这意味着在可饱和吸收体和增益介质之间的界面处的热负荷通常为在增益介质的相对泵浦材面处的热负荷的36%,并且因此是显著的。进而，由于在漂白过程期间激光辐射的吸收，可饱和吸收体耗散热量。可饱和吸收体还可吸收离开增益介质的剩余泵浦光的一部分，例如在808-nm泵浦的Nd:YAG增益介质中的Cr:YAG可饱和吸收体便是这种情形。因此，也存在需要从微型激光器的可饱和吸收体端部被排除的显著的热负荷。需要一种改进的方法，使从被动Q开关微型激光器排除热量而不降低激光器性能。特别地，需要一种热量排除方法，该方法不影响增益介质和可饱和吸收体的物理性质以及设置。该热量排除方法也应该被独立地设计成获得理想的激光器性能。被动Q开关微型激光器要求改进的热量排除以允许它们可在更高的平均功率下可靠地操作，这通常意味着更高的脉冲重复率，而不引起激光器增益介质或者可饱和吸收体发生热应力诱发的破裂，这种破裂将引起激光器的巨大损坏。本发明提供从被动Q开关单片微型激光器排除热量而不显著削弱其固有的激光器性能特征的一种可靠方法。在一个实施例中，一种被动Q开关激光器设备包括可被粘结到增益介质的透光导热元件，该增益介质则可顺次被粘结到可饱和吸收体。可饱和吸收体也可被粘结到第二透光导热元件。仅仅增益介质和可饱和吸收体被置于由位于粘结界面中的光学涂层形成的共振腔中。该增益介质、可饱和吸收体和激光器共振器光学涂层或者反射镜形成被动Q开关微型激光器，该被动Q开关微型激光器当利用适当的光源而被纵向地光学泵浦时将发射高峰值功率的光学脉冲。一种或者多种透光导热元件用于从微型激光器共振器的光束路径高效地导热，而不干扰泵浦光或者微型激光器光束路径。特别地，因为透光导热元件位于微型激光器共振器的外侧，它们并不增加共振腔光程长度。该实施例的一个优点在于允许使用更高的光学泵浦功率以达到更大范围的脉冲重复率，这在要求收集很多单个的单脉沖数据的应用中是特别有用的。例如，在测距或者范围成像应用中。更高的泵浦功率使得能够产生更高的脉冲重复率，因为被要求产生单Q开关微型激光器脉冲的泵浦能量是基本固定的，并且因此在更高的泵浦功率下在更短的时间内分配。该实施例的另一个优点在于，散热器装置的使用使得在增益介质和可饱和吸收体元件中显著降低了热聚焦和光学畸变，由此提高了该微型激光器的输出光束质量，特别是在较高的泵浦功率下。当使用玻璃基质介质时，这种性质是特别重要的，因为它们具有相对较差的导热率。该实施例的另一个优点在于，透光导热元件可被选择以专门地透射或者泵浦光波长或者^t型激光器输出波长，而吸收另外一种，以作为用于防止不需要的泵浦光到达输出光束路径或者防止微型激光器脉冲能量达到并且有可能损坏通常为半导体二极管激光器的泵浦光源的一种途径。本发明还提供提出一种被动Q开关微型激光器和使用方法。该被动Q开关微型激光器装置可包括单片主体，该单片主体包括光学泵浦增益介质层、可饱和吸收体层、设置成包围增益介质和可饱和吸收体以形成具有光轴的共振腔的第一和第二反射器、在共振腔外侧的光轴上的透光材料的散热器，以及具有一皮设置用于所述激光器共振器的纵向泵浦的增益介质所吸收的波长的光泵光束。增益介质活性离子可以是Nd"、Er3+、Ho3+、Tm3+、Yb"或者其组合。增益介质也可包括作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、鵠酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶基质材料。增益介质基质材料也可为磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、或者光学陶资，例如陶资YAG。增益介质可以是Nd:YAG或者Yb、Er共掺杂磷酸盐玻璃。可饱和吸收体活性离子可以是Cr"或者Co2+。可饱和吸收体可以包括为单晶材料的基质材料，该单晶材料可以是石榴石、氟化物、原钒酸盐、鴒酸盐或者氧硼酸盐族的成员。可饱和吸收体基质材料也可为磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、或者光学陶资，例如陶资YAG。可饱和吸收体也可为Cr:YAG或者Co:尖晶石。散热器可以是作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、鵠酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶材料。散热器也可为兰宝石或者Co:尖晶石。散热器可被构造成为透过具有泵浦激光器波长的光线并且吸收具有微型激光器波长的光线或者反之。散热器也可被构造成从光学泵浦表面排除热量。该微型激光器也可包括两个散热器，第二个散热器位于光轴上并且位于共振腔外侧，并且散热器和第二散热器位于共振腔的相对端部上。第一和第二反射器可以是直接地分别涂覆到增益介质和可饱和吸收体的介电涂层。第一和第二反射器也可为利用粘结剂或者粘结技术联结到增益介质和可饱和吸收体的反射镜。第一反射器可以被构造成透过具有泵浦激光器波长的光线并且反射具有微型激光器波长的光线。第二反微型激光器波长的光线。增益介质、可饱和吸收体和散热器材料可以使用公共的基质晶体。该公共的基质晶体可以是作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、鵠酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶材料。结合附图，从下面对优选实施例的更加详细的说明，可以清楚所才是出的实施例的这些和其它特征和优点，附图通过实例示意出本发明的原理。结合现有技术以及本发明的附图，可以更好地理解在下面对本发明优选实施例的说明。在优选实施例的附图中，相同的附图标记表示相同的部件。附图未必按照比例，而是在示意本发明的原理时进行强调。图l是根据现有技术的Q开关激光器的示意图；图2是根据现有技术的具有散热器的Q开关激光器的示意图；图3是描绘根据现有技术的具有散热器的Q开关激光器的另一示意图4是根据本发明的实施例的被动Q开关微型激光器的图示；图5是联结到铝散热片的根据本发明实施例的微型激光器的图示；图6是根据本发明的实施例的被动Q开关微型激光器的图示；图7表示用于光学泵浦被动Q开关Yb，Er:玻璃微型激光器的半导体二极管激光器的光学损伤的实例，这种损伤由经由微型激光器共振器高反射器发射的微型激光器脉冲能量而引起。具体实施例方式下面对本发明的示例实施例进行说明。本发明提供从被动Q开关单片微型激光器排除热量而不显著削弱其固有的激光器性能特征的一种设备和方法。该设备可包括可被粘结到增益介质的透光导热元件，该增益介质则可顺次被粘结到可饱和吸收体。可饱和吸收体也可被粘结到第二透光导热元件。仅仅增益介质和可饱和吸收体被置于由位于粘结界面的光学涂层形成的共振腔中。该一种或者多种透光导热元件用于从微型激光器共振器的光束路径高效地导热，而不干扰泵浦光或者微型激光器光束路径。特别地，因为透光导热元件位于^f效型激光器共振器的外侧，它们并不增加共振腔光程长度。在这里提出的方法和设备提供一种在被动Q开关微型激光器中排除热量的低成本的和易于制造的方案。在这里^是出的方法和设备还允许更高的泵浦功率，从而导致更高的脉沖重复率，而不延长脉沖持续时间。在实施例中，"透光元件"指的是在被特意透射的光线的波长下，提供最小的或者不提供任何光学增益和显著损耗的光学元件。根据该元件长，或这两者。该元件不必在其它较不重要的波长处是透光的。在本发明中，"散热器"和"透光导热元件"具有相同的含义。图4概略地示意根据本发明的一个实施例的被动Q开关微型激光器400。被动Q开关微型激光器400包括粘结到可饱和吸收体402的增益介质401,可饱和吸收体402被形成由长度410限定的共振腔的一对介电涂层405和406包围。在增益介质401上的介电涂层405透射泵浦光407,并且在微型激光器波长下具有高度反射性(高反射器)。在可饱和吸收体402上的介电涂层406在微型激光器波长下具有局部反射性(输出耦合器)并且提供源自微型激光器400的光学输出408。输出耦合器涂层406也可通过增益介质401将未;f皮吸收的泵浦光407反射回去。透光导热元件403被粘结到增益介质401并且它的暴露材面被介电物质涂覆而形成介电涂层409。重要的是注意到在透光导热元件403上的介电涂层409在微型激光器光共振腔的形成中不发挥任何作用，而且并不增加共振器光程410。因此，透光导热元件403并不例如通过改变脉冲的持续时间而影响微型激光器400的性能。一旦泵浦光已经透过透光导热元件403,则透射光然后将通过增益介质401,由此引起离子激发以及能量被存储在增益介质401中。随着增益介质401中存储的能量增加并且在微型激光器波长下的腔内强度也增加，吸收体402将变得饱和，由此引起共振器损耗降低，并且强度快速地进一步增长，而且将大部分的存储能量作为微型激光器输出脉沖提取出来。在发射脉冲之后，吸收体402可以在增益介质410恢复之前恢复到其高损耗态，从而下一个脉冲被延迟直至在增益介质401中存储的能量被充分地补充。这样，当泵浦光连续时，可饱和吸收体和增益介质的物理特性在很大程度上决定Q开关脉冲发生的重复特征。透光导热元件403带给微型激光器400很多益处，其中一个在于用作散热器。经由通过散热器的直接传导而从增益介质排除热量显著地降低增益介质401中的峰值温度、温度梯度和热致应力。例如，对于夹在0.15mm厚的Co:尖晶石可饱和吸收体502和0.5mm厚的Co:尖晶石散热器503之间的lmm厚的Yb,Er:玻璃增益介质501中的1W的热负荷，考虑示于图5中的装置500的有限元热才莫型，示出在增益介质501散热器503时的120°C。类似于图4的微型激光器，微型激光器500也包括限定共振器光程510的介电涂层505和506。透光导热元件503也包括介电涂层509。微型激光器500适于接收泵浦光507并且发射输出光束508。在增益介质501中对泵浦光507的吸收可以导致泵浦表面520的温度显著升高。散热器503可被用于从泵浦表面520排除热量，由此如由热通量线513所示降低其温度。一旦热通量线513到达散热器503，则它们分叉，这表示由于散热而导致温度降低。被保持在25。C的铝板511被用作散热片，因此所有的被分散的热量513将被转移到铝板511。典型地，对于纵向泵浦微型激光器的泵浦区域截面面积，在增益介质501中的热负荷#1限制为100jim直径的区域。透光导热元件403也可保护泵浦光源。用于被动Q开关微型激光器的半导体二极管激光器泵浦光源在一些情形中可能由于经由微型激光器共振器高反射器透射的纟效型激光器脉冲能量而受到光学损伤。例如，图7示出在被用于光学泵浦被动Q开关Yb,Er:玻璃微型激光器之后停止发射的975nm单发射器二极管激光的显微照片。长方形轮廓线界定的器械小面的中心具有位于发射区域中的圓形坑，或者损伤部位。这种损伤部位是由于几千个1.5pm、1jaJ到2|uJ的激光脉冲引起的材料烧蚀的结果。一般地，如果有的话，则只有很少的激光脉冲能量将经由微型激光器的高反射器被发射。然而，对于Yb,Er:玻璃被动Q开关微型激光器而言输出耦合器透射率仅为1%,并且具有甚至99.9%反射率的高反射器的产生10juJ到20juJ的，出脉冲能量的这种微型激光器将泄露足以引起问题的脉沖能量。透光导热元件403可被用于利用两种方法中的一种或者这两种方法的组合而防止经由高反射器发生的微型激光器脉冲能量泄露。第一种方法是通过将散热器403的暴露表面上的介电涂层409设计成在微型激光器波长下具有高度反射性。这种方法存在在散热器403和增益介质401上的介电涂层之间形成光学标准具的可能性，这可通过楔入散热器而被消除。例如，兰宝石散热器利用UV固化光学粘结剂薄层而被粘结到引起图7所示的损伤的被动Q开关微型激光器的泵浦材面。兰宝石散热器的暴露表面被介电物质涂覆从而在微型激光器波长下具有高度反射性。该激光器然后在数周时间内操作很多个小时，并且更换半导体二极管激光器作为泵浦光源而二极管激光器不存在随后的破裂或者损伤。射的散热器403,其在Yb,Er:玻璃激光器实例的情形中可以是可饱和吸收体Co:尖晶石。用于将微型激光器的不同元件相互联结的粘结方法需要与所使用的材料相兼容。应该特别注意热膨胀系数和熔点的失配以保证形成强、低光学损耗并且无应力的界面。可以使用的粘结方法包括但不限于光学接触、粘结剂粘结、扩散粘结、熔接、滑规粘合、熔结(fritbonding)以及化学辅助直接粘结。很多粘结方法在被粘结的构件之间不引入任何材料，或者引入很少材料，并且因此并不对热阻做出显著贡献。当适当选择散热器材料、粘结方法和介电涂层性能时需要考虑很多因素。通常，散热器将具有与微型激光器的增益介质表面相同的或者更大的截面面积并且通常具有在O.lmm和10.0mm之间的厚度。更薄的散热器难以制造而且不能有效地排除热量，而更厚的散热器不比处于所述厚度范围中的那些更加有效。当被考虑用作散热器时，单晶材料提供比玻璃或者塑料更高的导热率。考虑通过最有可能含有泵浦和微型激光器波长的近红外光谱区的可见性，通常使用的透光材料及其在表1中给出的导热率示意出单晶材料用作散热器的优越性。在很少情形中，由于制造原因，可能要求使用玻璃材料，并且这将比不具有任何散热器更好。塑料和有机材料作为散热器而言通常不具有任何用处，但是可作为粘结剂而被成功地用在很薄的层中。表1包括激光器增益介质基质晶体和玻璃的通常使用的透光材料的导热率<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>优选的散热器材料包括兰宝石和未掺杂的YAG,因为它们具有广泛可得性。YAG作为散热材料是特别有用的，因为它也被广泛地用作很多激光器增益介质(Nd:YAG、Yb:YAG、Tm:YAG、Ho:YAG、Er:YAG、Ho,Tm:YAG)以及最广泛使用的1微米可饱和吸收体Cr:YAG的基质材料。然而，这种优先性并不排除任何其它适当材料的使用，如果该材料是可以获得的。图6概略地示意对根据本发明的一个实施例的被动Q开关樣t型激光器600的可替代设计。微型激光器600包括粘结到可饱和吸收体602的增益介质601，可饱和吸收体602被形成由光程610限定的共振腔的一对介电涂层605和606包围。在增益介质601上的介电涂层605透射泵浦光607，并且在微型激光器波长下具有高度反射性(高反射器)。在可饱出耦合器)并且提供源自微型激光器600的光学输出光束608。输出耦合器涂层606也可通过增益介质601将未被吸收的泵浦光反射回去。以与图4的微型激光器400类似的方式，第一透光导热元件603被粘结到增益介质601并且其暴露材面被介电物质涂覆而形成介电涂层609。以与图4的透光导热元件403类似的方式，透光导热元件603也用作散热器，由此降低在泵浦表面620处的温度并且防止增益介质601发生热应力诱发的破裂或者对介电涂层605造成光学损伤，这些可导致樣史型激光器600发生巨大损伤。第一透光导热元件603可在泵浦光波长下具有高度透射性并且在微:型激光器波长下进行吸收，由此防止微型激光器脉冲能量到达泵浦光源并且潜在地引起损伤。通过使得介电涂层609在微型激光器波长下具有高度反射性可以为泵浦光源提供额外的保护。第二透光导热元件604可被粘结到可饱和吸收体602并且其暴露材面被介电物质涂覆而形成介电涂层615。第二透光导热元件604也用作散热器并且降低在可饱和吸收体602的表面622处的温度。经由通过第二散热器604的直接传导而从可饱和吸收体排除热量的基本方法与关于第一散热器所述的方法相同，并且在降低峰值温度、温度梯度以及热致应力方面是同样有效的。利用作为用于防止微型激光器脉冲能量到达泵浦光源607的途径而被描述的相同的反射和吸收技术，第二透光导热元件604也可被用于防止非理想的未被吸收的泵浦光607与预期输出光束608—起经由输出耦合器606离开微型激光器。在第二散热器604的暴露表面上的介电涂层615可在泵浦光波长下具有高度反射性，这将泵浦光607从微型激光器的输出光束608移除，其优点在于由于二次经过而更多的泵浦光607被沉积于增益介质601中。通过使用在泵浦光波长下进行吸收并且在^l型激光器波长下进行透射的散热器604也可削弱未被吸收的泵浦光，该散热器在Yb，Er:玻璃激光器实例的情形中可以是Yb:YAG。重要的是注意到在透光导热元件609和615上的介电涂层在微型激光器光共振腔的形成中不发挥任何作用，并且不增加它的光程610。第二散热器604可以具有与第一散热器603相同的材料或者可以是不同的材料，只要它具有有效地排除热量的尺寸和构造。通常，第二散热器604将具有与微型激光器的可饱和吸收体材面622相同的或者更大的截面面积，并且通常具有在O.lmm和10.0mm之间的厚度。更薄的散热器难以制造而且不能有效地排除热量，而更厚的散热器不比处于所述厚度范围中的那些更加有效。图4和6所示的被动Q开关微型激光器可以使用可能要求在亚毫米直径光束中的高光束强度以及与增益介质的吸收特征相当和交迭的几个纳米的光语宽度的纵向光学泵浦。利用一个或者多个半导体二^f及管激光器可以最好地满足这些要求。源自所述的一个或者多个半导体二极管激光器的光线能够以多种方式被耦合到微型激光器增益介质，所述方式可包括但不限于直接对接耦合、透镜成像以及光纤耦合传送方法。虽然已经结合优选实施例具体地说明了本发明，但并非仅限于上述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内进行的设计变更等也包括在本发明范围之内。例如，能够以任何次序构造增益介质和可饱和吸收体(即，可饱和吸收体可以最靠近泵浦激光器)。另夕卜，可在该微型激光器的输出端上设置单一散热器。权利要求1.一种微型激光器，包括单片主体，该单片主体包括光学泵浦增益介质层；可饱和吸收体层；设置成包围所述增益介质和所述可饱和吸收体以形成具有光轴的共振腔的第一和第二反射器；在所述共振腔外侧的光轴上的透光材料的散热器；以及具有被设置用于所述激光器共振器的纵向泵浦的增益介质所吸收的波长的光泵光束。2.根据权利要求1所述的微型激光器，其中增益介质活性离子是Nd3+、Er3+、H03+、Tm3+、Yb3+或者其组合。3.根据权利要求1所述的微型激光器，其中增益介质基质材料是作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、鵠酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶材其中增益介质基质材料是磷其中增益介质基质材料是光其中增益介质是Nd:YAG。其中增益介质是Yb、Er共其中可饱和吸收体活性离子其中可饱和吸收体基质材料是作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、钨酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶材料。4.根据权利要求1所述的微型激光器,酸盐玻璃或者硅酸盐玻璃。5.根据权利要求1所述的微型激光器,学陶瓷，例如陶瓷YAG。6.根据权利要求1所述的微型激光器，7.根据权利要求1所述的微型激光器,掺杂磷酸盐玻璃。8.根据权利要求1所述的微型激光器,是Cr"或者Co2+。9.根据权利要求1所述的微型激光器,10.根据权利要求1所述的微型激光器，其中可饱和吸收体基质材料是磷酸盐玻璃或者硅酸盐玻璃。11.根据权利要求1所述的微型激光器，其中可饱和吸收体基质材料是光学陶瓷，例如陶瓷YAG。12.根据权利要求1所述的微型激光器，其中可饱和吸收体是Cr:YAG。13.根据权利要求l所述的微型激光器，其中可饱和吸收体是Co:尖晶石。14.根据权利要求1所述的微型激光器，其中散热器是兰宝石。15.根据权利要求1所述的微型激光器，其中散热器是作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、鵠酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶材料。16.根据权利要求1所述的微型激光器，其中增益介质、可饱和吸收体和散热器使用公共的基质晶体。17.根据权利要求16所述的微型激光器，其中基质晶体是作为石榴石、氟化物、原钒酸盐、钨酸盐或者氧硼酸盐族的成员的单晶材料。18.根据权利要求1所述的微型激光器，其中散热器在泵浦激光器波长下进行透射并且在微型激光器波长下进^f于吸收。19.根据权利要求18所述的微型激光器，其中散热器是Co:尖晶石。20.根据权利要求1所述的微型激光器，其中第一和第二反射器分别是直接地涂覆到增益介质和可饱和吸收体的介电涂层。21.根据权利要求20所述的微型激光器，其中第一反射器在泵浦激光器波长下具有高度透射性并且在微型激光器波长下具有高度反射性。22.根据权利要求20所述的微型激光器，其中第二反射器包括在泵浦激光器波长下的低透射性和在微型激光器波长下的部分透射性。23.根据权利要求20所述的微型激光器，其中散热器被粘结到第一反射器并且在泵浦激光器波长下进行透射并且在纟鼓型激光器波长下进行吸收。24.根据权利要求1所述的微型激光器，其中散热器从光学泵浦表面排除热量。25.根据权利要求20所述的微型激光器，其中散热器被粘结到第二反射器，并且包括在泵浦激光器波长下的低透射性。26.根据权利要求1所述的微型激光器，其中第一散热器被粘结到第一反射器，该散热器包括在微型激光器波长下的低透射性，并且第二散热器被粘结到第二反射器，该第二散热器包括在泵浦激光器波长下的低透射性。27.—种用于提供微型激光器的方法，包括将光学泵浦增益介质层粘结到可饱和吸收体层；设置第一和第二反射器，所述反射器被设置成包围增益介质和可饱和吸收体从而形成具有光轴的共振腔；进而在所述共振腔外侧的光轴上粘结透光材料的散热器；以及利用处于被所述增益介质吸收的波长下的泵浦光束纵向地泵浦激光器共振器。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述散热器被粘结到所述第一反射器并且该散热器在泵浦激光器波长下进行透射并且在微型激光器波长下进行吸收。29.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一反射器包括在泵浦激光器波长下的高透射性和在^t型激光器波长下的低透射性。30.根据权利要求27所述的方法，其中第二反射器包括在泵浦激光器波长下的低透射性和在微型激光器波长下的部分透射性。31.根据权利要求28所述的方法，还包括利用所述第一散热器从光学泵浦表面排除热量。32.根据权利要求27所述的方法，还包括在共振腔外侧的光轴上并且在与所述第一散热器相对的共振腔端部上粘结透光材料的第二散热器，并且该第二散热器从该微型激光器的输出表面排除热量。33.根据权利要求27所述的方法，其中所述散热器被粘结到第二反射器，并且包括在泵浦激光器波长下的低透射性。34.根据权利要求27所述的方法，其中所述散热器被粘结到所述第一反射器，该散热器包括在微型激光器波长下的低透射性，并且第二散热器被粘结到第二反射器，该第二散热器在泵浦激光器波长下具有低透射性。全文摘要一种单片被动Q开关微型激光器包括被粘结到增益介质的透光导热元件，该增益介质顺次被粘结到可饱和吸收体，该可饱和吸收体也可被粘结到第二透光导热元件。仅仅所述增益介质和可饱和吸收体被置于激光器共振器中。文档编号H01S3/08GK101320880SQ20081008987公开日2008年12月10日申请日期2008年4月3日优先权日2007年4月3日发明者大卫·韦尔福特申请人:株式会社拓普康;沃尔斯有限公司