[發明專利]一種大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統

無效

• 申請號: 201310037970.4
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103094826A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 鄧青華;丁磊;隋展;傅學軍;唐軍;高松;謝旭東;盧振華;羅亦明;郝欣;趙潤昌;董一方
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/16;G02B6/43
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

?本發明屬于二極管泵浦固體激光技術領域，具體涉及一種大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統。

背景技術

上世紀九十年代以來，激光二極管(LD)及其陣列取得巨大進展，輸出功率不斷提高，成本也在下降。適合二極管激光泵浦的晶體也不斷涌現，因而二極管泵浦固體激光器(DPSSL)?的相關研究得到迅速發展。與傳統閃光燈泵浦的固體激光器相比，DPSSL具有高效率、高功率、長壽命、小體積等顯著優點，因此激光二極管陣列（簡稱LDA）泵浦的大口徑放大器在慣性約束聚變(ICF)和慣性聚變能(IFE)研究領域應用越來越廣泛。目前激光二極管陣列的發光強度只有1-3kW/cm²左右，遠遠不能滿足產生大能量激光所需的高泵浦強度要求。針對大功率二極管陣列耦合，人們提出了實心透鏡導管、空心透鏡導管等耦合方式。實心透鏡導管耦合方式在很多小系統上得到成功應用，作為其改進方式的空心透鏡導管耦合方式也已成功應用于法國LUCIA、美國Mercury等大激光裝置中。采用透鏡導管耦合方式無論是耦合效率還是泵浦場分布都得到了改善，但無法實現均勻平頂分布的泵浦場。為了進一步對泵浦場進行勻化，必須加勻束器，不僅增大了耦合損耗，還大大增加了系統的復雜性。而且，實心透鏡導管、空心透鏡導管等耦合方式目前僅在較小口徑（數毫米至數厘米尺度）放大器中獲得成功應用，但隨著IFE等研究事業的推進，二極管泵浦大口徑（最大至數十厘米尺度）放大器的研究應用具有重要意義。而二極管泵浦系統中，二極管的成本在系統成本中占有較大比例，超過60%。因此，要減小系統建設成本，就需要實現高的耦合效率；而系統要實現高質量輸出，二極管泵浦放大器需要實現均勻泵浦。因而，二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統研究具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統。

本發明的大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統，其特點是：所述的泵浦耦合系統中的多個平面二極管面陣內接球面排布組成二極管陣列泵浦單元，增益介質與二極管陣列泵浦單元通過空心導管連接。

所述的平面二極管面陣由多個二極管陣列組成，平面二極管面陣的尺寸大于或等于放大器所需均勻泵浦區的尺寸；平面二極管面陣中，二極管bar條快軸方向進行準直，相鄰二極管陣列的快慢軸方向相互垂直。

所述的空心導管具有四棱臺結構，空心導管由四塊拋光且鍍銀膜或鍍金膜的玻璃或鋁板金屬板組成，銀膜或金膜上再鍍有介質保護膜。

所述二極管面陣內接球面排布中，可按n×n方式對稱排布，也可按n×m（n≠m）方式非對稱分布。

所述空心導管的選材可用玻璃或鋁板等金屬材料，其上可鍍金膜或銀膜等高反射率金屬膜，金屬膜上可進一步鍍介質保護膜以延長導管的使用壽命。

本發明的大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統，不但能實現高的耦合效率，而且能得到非常均勻的平頂分布泵浦場，能對光束進行高效均勻放大，能較好地解決大能量輸出二極管泵浦固體激光系統中泵浦耦合難題。

附圖說明

圖1是本發明的大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統的結構示意圖；

圖2是本發明中的二極管陣列泵浦單元結構示意圖；

圖3是本發明中的二極管面陣單元結構示意圖；

圖中，1.二極管陣列泵浦單元????2.空心導管?????3.增益介質?????4.二極管面陣?????5.二極管bar條?????6.二極管陣列。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

圖1是本發明的大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統的結構示意圖。從圖中可以看出：本發明的大口徑二極管泵浦放大器的泵浦耦合系統包括二極管陣列泵浦單元1、空心導管2、增益介質3。二極管陣列泵浦單元1和增益介質3通過空心導管2連接，增益介質3的中心置于二極管面陣內接球面的球心位置?？招膶Ч?為具有四棱臺結構的導管，導管由四塊拋光且鍍銀或鍍金的玻璃板或金屬板組成，金屬板可為鋁、鋁合金和不銹鋼等。

圖2是本發明中的二極管陣列泵浦單元結構示意圖，從圖2中可以看出：二極管陣列泵浦單元1是由多個二極管大面陣4內接球面組成。

圖3是本發明中的二極管面陣單元結構示意圖，從圖3中可以看出：單個二極管大面陣4是由多個二極管陣列組成，二極管大面陣4的尺寸大于或等于放大器所需均勻泵浦區尺寸。多個二極管bar條5平行且緊湊地排列組成二極管陣列6，其中每個二極管bar條5的快軸方向用微透鏡準直，發散角大大減小。為了實現均勻泵浦，相鄰二極管陣列6的快慢軸方向相互垂直。