[發(fā)明專利]一種全固態(tài)皮秒激光多通放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210359661.4
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102882117A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏志義;王兆華;王慶;沈忠偉;樊仲維;麻云鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院物理研究所;北京國科世紀激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/0941
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光多通放大器，尤其涉及一種全固態(tài)皮秒激光多通放大器。

背景技術(shù)

高能量、高光束質(zhì)量的全固態(tài)皮秒激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、成本低、穩(wěn)定性好、使用壽命長等優(yōu)點，是超精細激光加工、高精度衛(wèi)星激光測距等領(lǐng)域的理想光源，在我國先進制造業(yè)技術(shù)改造與升級、國家衛(wèi)星測距網(wǎng)組建方面起著越來越重要的作用。

但是一般全固態(tài)皮秒鎖模激光器直接輸出的功率在幾百毫瓦至幾瓦，重復頻率在幾十兆赫茲，因此單脈沖能量只有nJ量級。為了滿足更廣泛的使用需求，就需要對脈沖能量進行放大。由于熱效應(yīng)的限制，放大后激光脈沖的重復頻率一般降至幾Hz到幾千Hz，單脈沖能量可以達到幾百微焦、幾個毫焦。主要的放大器類型有再生放大器和多通放大器。

再生放大器由一個穩(wěn)定的諧振腔構(gòu)成，放大效率較高、穩(wěn)定性較好、輸出光束質(zhì)量較好。但再生放大器需控制種子光的偏振導入、導出，腔內(nèi)所用的元件較多，且需要相應(yīng)的電路控制種子光、泵浦光、選單元件之間的時間延遲，結(jié)構(gòu)比較復雜，成本較高，更重要的是不適于毫焦耳量級以上更大能量的脈沖激光放大。

多通放大器是利用幾面反射鏡使種子光多次往返經(jīng)過增益介質(zhì)，吸收能量，達到放大的目的。多通放大器無需腔內(nèi)開關(guān)元件，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，成本較低，可以將毫焦耳量級以上的激光進行放大。

在傳統(tǒng)的全固態(tài)皮秒激光多通放大器中，通常采用半導體激光器作為泵浦源，但是半導體激光器發(fā)出的激光束的發(fā)散角較大，需要利用聚焦系統(tǒng)使激光束聚焦到激光晶體上，因為聚焦系統(tǒng)的體積通常較為龐大，其所占據(jù)的空間使得種子光與泵浦光之間的夾角較大，這樣會降低種子光與泵浦光的耦合，影響放大效率，且對光束質(zhì)量也有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可降低種子光與泵浦光之間的夾角來提高放大效率的全固態(tài)皮秒激光多通放大器。

本發(fā)明提供一種全固態(tài)皮秒激光多通放大器，包括：

半導體激光器（1），用于輸出泵浦激光；

激光晶體（8）；

聚焦系統(tǒng)（2），用于使泵浦激光聚焦到激光晶體（8）上；

平面反射鏡（3），用于接收種子光；

多個凹面反射鏡，包括第一凹面反射鏡（4）、第二凹面反射鏡（5）、第三凹面反射鏡（6）、第四凹面反射鏡（7），其中第一凹面反射鏡（4）和第三凹面反射鏡（6）位于聚焦系統(tǒng)（2）軸向的兩側(cè)，第一、第三凹面反射鏡的凹面與第二、第四凹面反射鏡的凹面相對，平面反射鏡（3）位于第二、第四凹面反射鏡之間，其中第一凹面反射鏡（4）將被平面反射鏡（3）反射的種子光反射到激光晶體（8），穿過激光晶體（8）后依次被第二凹面反射鏡（5）、第三凹面反射鏡（6）再次反射回到激光晶體（8），穿過激光晶體（8）后被第四凹面反射鏡（7）反射輸出。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中第二凹面反射鏡（5）、第四凹面反射鏡（7）和平面反射鏡（3）位于激光晶體（8）的與半導體激光器（1）相反的一側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中第一凹面反射鏡（4）和第二凹面反射鏡（5）的焦點重合。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中第三凹面反射鏡（6）和第四凹面反射鏡（7）的焦點重合。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中激光晶體位于種子光經(jīng)過第一、第二凹面反射鏡之間的光路與第三、第四凹面反射鏡之間的光路的交點處。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中第一、第二凹面反射鏡之間的光路與第三、第四凹面反射鏡之間的光路的交點與第一、第二、第三、第四凹面反射鏡的焦點均不重合。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中第一、第二、第三、第四凹面反射鏡的曲率半徑為600mm。

根據(jù)本發(fā)明提供的多通放大器，其中種子光和泵浦光在激光晶體上夾角的夾角為6°。

本發(fā)明提供的多通放大器可使得種子光和泵浦光在激光晶體上夾角的極限角度可低達6°左右，使種子光和泵浦光的模式得到較好的匹配，從而可保證泵浦光和種子光的更佳有效的耦合，而且可使輸出的放大激光具有較好的光束質(zhì)量。

附圖說明

以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例提供的多通放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施例提供的多通放大器輸出的放大激光能量與泵浦能量之間的關(guān)系曲線；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例提供的多通放大器輸出激光的遠場光斑分布；