[發(fā)明專利]一種雙Z型運轉(zhuǎn)的固體激光板條放大裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310052323.0
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN103259181A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭欽軍;薄勇;許祖彥;王鵬遠;謝仕永
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: H01S3/102
• 分類號: H01S3/102;H01S3/06
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體激光放大裝置，特別涉及一種可用于鈉信標激光基頻光功率放大的雙Z型運轉(zhuǎn)的固體激光板條放大裝置。?

背景技術(shù)

在天文觀測領(lǐng)域，鈉信標激光可激發(fā)大氣電離層中的鈉原子產(chǎn)生鈉激光導引星，作為自適應(yīng)光學系統(tǒng)的參考信號，可校正光通過大氣產(chǎn)生的波前畸變，從而大大提高地基望遠鏡的成像分辨率。?

由于鈉信標激光需與電離層中的鈉原子D2譜線共振，要求具有高平均功率、高光束質(zhì)量、窄線寬、波長對準589nm?D2線，技術(shù)難度高。一般采用Nd:YAG1064nm與1319nm激光和頻的方式產(chǎn)生。其中，對于1064nm與1319nm基頻光，若采用振蕩級直接產(chǎn)生方法，難于同時實現(xiàn)高平均功率、高光束質(zhì)量、窄線寬激光輸出，因此一般采用振蕩+放大技術(shù)來獲得，即先采用環(huán)形諧振腔或駐波腔產(chǎn)生較低功率、高光束質(zhì)量、窄線寬的種子激光，再由功率放大器放大，而同時保持光束質(zhì)量與線寬等性能。目前，固體激光功率放大器主要包括棒狀激光放大器、盤片激光放大器與板條激光放大器。其中，棒狀放大器由于徑向溫度梯度大，熱透鏡效應(yīng)嚴重，難以實現(xiàn)高光束質(zhì)量激光功率放大輸出；盤片放大器由于泵浦方向與冷卻熱流方向相同，幾乎無徑向溫度梯度與熱透鏡效應(yīng)，但盤片厚度薄，軸向增益低，難于實現(xiàn)高效率放大。板條放大器軸向增益高，放大效率高，適于作為鈉信標激光器的放大器。?

板條放大器目前主要有Z形板條放大器與部分端泵直通板條放大器兩種。其中，Z形板條放大器是1972年W.S.Martin等人提出的，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。板條激光介質(zhì)在均勻泵浦、大面冷卻時，Z向存在溫度梯度，為此通常把板條兩個端面切成一定角度如布儒斯特角，并將上下兩個大面拋光，入射種子激光整形為條形并與板條放大器的通光孔徑相匹配，激光入射板條后在兩大面上通過全內(nèi)反射以Z形光路往復傳輸，則激光在Z向的溫度梯度相互補償，從而能夠有效消除一階熱透鏡效應(yīng)，實現(xiàn)高功率、高光束質(zhì)量激光放大。如美國Northrop?Grumman公司采用半導體激光端面泵浦的Z形板條放大器獲得了15KW高光束質(zhì)量激光輸出。然而，此方案中板條介質(zhì)的通光面大，導致入射種子激光功率密度較低，難于實現(xiàn)低功率的種子激光的高效?率放大。因此，1998年德國Fraunhofer?Institute?for?Laser?Technology提出部分端泵多程直通板條放大器——Innoslab放大器。部分端泵是指泵浦光被整形成一條光強分布均勻的細條，泵浦光不是充滿整塊介質(zhì)，而是只泵浦介質(zhì)板條的中間一部分，在介質(zhì)中央構(gòu)成薄片狀增益層，并與激光模體積匹配。同時，入射種子激光整形為小口徑光束，通過Z形光路沿Y向多次往返直接通過板條介質(zhì)，由于種子激光光束口徑小、功率密度高、且多程往返放大，因此可實現(xiàn)高功率與高效率放大，如圖2所示。然而此方案中由于在板條Z向上存在溫度梯度，將產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)，直通放大會導致光束質(zhì)量下降，同時降低了入射激光與泵浦增益區(qū)的填充因子，影響了放大效率的提高。?

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于克服Z形板條放大器入射激光光束口徑大、功率密度低、多程放大設(shè)計困難與部分端泵多程直通板條放大器存在徑向熱透鏡效應(yīng)的不足，提供一種既沿Z向、又沿Y向的雙方向Z形運轉(zhuǎn)的固體激光板條放大裝置，通過沿Z向在板條兩個大面之間的Z形傳輸可有效補償Z向的溫度梯度，通過沿Y向的Z形往返傳輸，可使入射激光多次通過激光介質(zhì)，從而實現(xiàn)高效率、高功率、高光束質(zhì)量的激光放大。?

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：?

本發(fā)明提供的雙Z型運轉(zhuǎn)的固體激光板條放大裝置，其包括：?

板條狀激光介質(zhì)1；?

與所述板條狀激光介質(zhì)1焊接在一起的冷卻裝置8，所述冷卻裝置8由表面鍍金膜的熱沉和裝于熱沉內(nèi)的冷卻介質(zhì)的冷卻通道組成；?

半導體泵浦源2；所述半導體泵浦源2置于所述板條狀激光介質(zhì)1一側(cè)大平面外側(cè)、對稱地置于所述板條狀激光介質(zhì)1兩側(cè)大平面外側(cè)、置于所述板條狀激光介質(zhì)1一側(cè)端面外側(cè)或?qū)ΨQ地置于所述板條狀激光介質(zhì)1兩側(cè)端面外側(cè)；所述半導體泵浦源2為半導體激光器或半導體激光器陣列；?

置于所述板條狀激光介質(zhì)1與所述半導體泵浦源2之間的光束整形系統(tǒng)3；?

分別位于所述板條狀激光介質(zhì)1兩側(cè)端面外側(cè)的第一腔鏡4和第二腔鏡5；其特征在于：?