[發明專利]一種激光承載及光束變換器件

有效

• 申請號: 201210387934.6
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103513489A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 彭欽軍;楊峰;袁磊;袁鴻韜;薄勇;雷文強;許祖彥
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355;H01S3/02;H01S3/042;H01S3/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別涉及一種高功率激光承載及光束變換器件。

背景技術

近十余年來，近紅外波段固體激光技術已比較成熟，正在向高功率/超高功率（10kW～100kW）和高光束質量（近衍射極限）方向發展，以滿足軍事、工業和科研的重大需求。由于功率/能量升高，固體材料中的吸收、量子虧損等導致的熱效應問題、非線性問題、損傷問題等，成為固體激光向高功率強激光發展的瓶頸。發展高綜合性能的固體激光材料是發展固體強激光的基礎與關鍵，解決固體強激光中的熱效應、非線性、損傷等科學問題的關鍵是發展大尺寸、極低吸收、高熱導、高光學性能與高均勻性的強激光關鍵材料。

強激光承載及光束變換材料是固體強激光系統中關鍵材料之一，其要求材料具備高熱導率、高透過率、高損傷、低熱膨脹系數、低熱變形系數、高光學均勻性及易加工等特點。特別是隨著激光功率的不斷提升，對承載材料提出了更為苛刻的要求。由于作用在目標材料上的強激光束會使材料的特性和狀態發生變化，如溫升、膨脹、熔融、汽化、飛散、擊穿和破裂等，對材料的毀傷作用主要為熱作用破壞、力學破壞和輻射破壞。因此，強激光承載材料對材料的綜合性能提出了很高的要求。

目前可用的強激光承載材料主要包括Glass、YAG、Al₂O₃、Si和SiO₂等，這些材料各有其優缺點，其中SiO₂材料由于其較好的綜合性能使得其成為應用最多的材料之一。然而，SiO₂材料由于其熱導率僅為1.3W·m^-1·K^-1，將嚴重制約其在高功率激光系統中的應用，而且目前作為強激光承載及光束變換所需的高性能SiO₂材料依然嚴重依賴于國外進口，因而使得我國強激光系統的進一步發展受到了極大限制。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何提供一種激光承載及光束變換器件，以實現對功率達數千瓦及數十千瓦級的高功率激光的有效承載和光束變換。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種激光承載及光束變換器件，所述器件包括采用SiC單晶材料的基底；所述基底包括相對設置的第一通光面和第二通光面；所述第一通光面和所述第二通光面均經過光學拋光處理；并且，在所述第一通光面和/或所述第二通光面上設置有激光薄膜。

其中，所述基底采用6H晶型SiC單晶材料、4H晶型SiC單晶材料、2H晶型SiC單晶材料、3C晶型SiC單晶材料或者15R晶型SiC單晶材料。

其中，所述第一通光面和/或所述第二通光面為方形平面或者矩形平面或者圓形平面或者圓形曲面。

其中，所述激光薄膜為設置在所述第一通光面或所述第二通光面上，對應0至90度入射角激光的高反膜。

其中，所述激光薄膜為設置在所述第一通光面和所述第二通光面上，對應0度入射角激光的增透膜。

其中，所述激光薄膜包括設置在所述第一通光面上對應第一入射角激光并且實現0至100%反射率的反射膜，以及設置在所述第二通光面上對應第二入射角激光的增透膜；或者，所述激光薄膜包括設置在所述第二通光面上對應第一入射角激光并且實現0至100%反射率的反射膜，以及設置在所述第一通光面上對應第二入射角激光的增透膜；其中，所述第一入射角介于0至90度，所述第二入射角等于所述第一入射角。

本發明還提供一種激光承載及光束變換器件，所述器件設置為激光變形鏡，包括SiC單晶材料的基底，所述基底包括設置第一通光面，并且在所述第一通光面設置有激光薄膜；在所述第一通光面相對的另一面通過壓電堆與底板連接。

其中，所述激光薄膜為對應0°±5°入射角激光的高反膜。

本發明還提供一種激光承載及光束變換器件，所述器件設置為多波長激光合束光柵，包括SiC單晶材料的基底，所述基底包括設置第一通光面和第二通光面，在所述第一通光面或第二通光面上刻蝕光柵條紋形成反射式或透射式光柵，并且在所述第一通光面或第二通光面設置相應的對應多波長激光的高反或增透激光薄膜。

其中，所述基底采用6H晶型SiC單晶材料、4H晶型SiC單晶材料、2H晶型SiC單晶材料、3C晶型SiC單晶材料或者15R晶型SiC單晶材料。

（三）有益效果