[發明專利]一種多激光介質集成化增益系統

無效

• 申請號: 201310236195.5
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103346467A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 唐淳;蔣建鋒
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S3/091
• 分類號: H01S3/091;H01S3/042;H01S3/16
• 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

本發明屬于高功率激光器領域，具體涉及一種多激光介質集成化增益系統。用于高功率、高光束質量激光器新型增益模塊的研制。

背景技術

隨著二極管泵浦固體激光器向高技術應用領域的深入推進，對激光器的輸出功率和光束質量都提出了更高的要求。為了提高激光器的輸出功率就需要增大激光介質的口徑和增加激光介質的數量來實現對激光功率的定標放大，而采用大口徑激光介質的方法將顯而易見的受制于材料生長極限的限制，由此，采用多片激光介質將是解決這個問題的主要方法。但是隨著激光介質的不斷增加，激光器的體積變大和重量增重的問題就會凸現出來，對激光器在實際環境中的應用造成極大的不便，激光器中采用多激光介質集成化的增益模塊是解決這個問題的有效方法。同時，為了便于推廣應用，系統需要可靠、成本低。

現有的增益模塊系統主要有兩種形式：1）單激光介質增益模塊：由單激光介質、泵浦耦合系統和冷卻系統構成單激光介質增益模塊。2）多激光介質集成化增益模塊：將多片激光介質小間距排布后浸入到折射率匹配冷卻液中且用側面泵浦耦合系統構成一個多激光介質集成化增益模塊。

上述兩種增益模塊存在一些不足是：在高功率激光器中需要將多個單激光介質增益模塊串聯在一起，每個單激光介質增益模塊需要有單獨的水路和電路系統，各個增益模塊之間通常選用空間濾波、像傳遞或者補償鏡等技術手段來提高光束質量，整個光路系統復雜，調試難度大。在現有的多激光介質集成化增益模塊中激光要通過折射率匹配冷卻液，這就要求折射率匹配冷卻液構成的流場為層流，層流的條件促使多激光介質集成化增益模塊中各激光介質的間距要足夠小，而現有的多激光介質集成化增益模塊的泵浦方式是與激光介質間距相約束的。如果要得到均勻泵浦，則激光介質間距就大，破壞流場的層流條件；激光介質間距小，實現了層流條件，則泵浦又很難得到均勻，這就很大的制約了多激光介質集成化的優勢，另外，現有系統中的激光介質的裝夾固定也有較大問題。由此可知，現有的多激光介質集成化增益模塊雖然較單激光介質增益模塊有很大改善，但由于層流要求與均勻泵浦的相互制約影響了多激光介質集成化增益模的性能和使用效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種多激光介質集成化增益系統，主要是通過多激光介質集成化漸變吸收排布的結構來實現。

本發明的多激光介質集成化增益系統，其特點是，所述的增益系統包括第一泵浦耦合模塊、第二泵浦耦合模塊、第一反射鏡、第二反射鏡、冷卻液盒、激光介質和冷卻液。所述的第一泵浦耦合模塊、第二泵浦耦合模塊分別設置在冷卻液盒的兩端，第一泵浦耦合模塊的下方放置第一反射鏡，第一泵浦耦合模塊與第一反射鏡的夾角為45°，第二泵浦耦合模塊下方放置第二反射鏡，第二泵浦耦合模塊與第二反射鏡的夾角為45°。冷卻液盒中充滿有冷卻液，冷卻液盒內平行設置有數片激光介質。其光路結構是，第一泵浦耦合模塊的出射光通過第一反射鏡反射后依次經過冷卻液盒、冷卻液從左到右進入到激光介質中，第二泵浦耦合模塊的出射光通過第二反射鏡反射后依次經過冷卻液盒、冷卻液從右到左進入到激光介質中，在冷卻液盒中心位置的激光介質吸收系數最高，激光介質吸收系數由中心位置激光介質向左右兩側激光介質逐次變低，成漸變吸收排布。激光介質的漸變吸收排布可以實現每片激光介質對泵浦光的均勻吸收。第一泵浦耦合模塊、第二泵浦耦合模塊出射的泵浦光垂直于激光介質端面，這保證了激光介質間距能夠自由的改變，且不會影響泵浦的效果，而能夠靈活的改變激光介質間距給激光介質間層流流場的設計帶來了極大的便利，既保持了多激光介質增益模塊的集成化優點，又大幅降低了增益模塊的設計難度且提高了性能。

所述的第一泵浦耦合模塊、第二泵浦耦合模塊的光源口徑均為10mm×10mm~10mm×20mm，與激光介質口徑相匹配，面均勻性大于90%，波長為805nm。

所述的第一反射鏡、第二反射鏡的通光口徑均為20mm×20mm~20mm×35mm，對805nm激光的反射率大于99%，材料為光學玻璃。

所述的冷卻液盒的通光口徑為30mm×30mm~30mm×35mm，材料為光學玻璃，通光口鍍805nm增透膜，透過率大于99.5%。

所述的激光介質的數量為10片~20片，厚度為2mm，摻雜濃度的范圍為0.15at.%~0.70at.%，材料為摻釹氟化釔鋰。

所述的冷卻液的折射率與激光介質相匹配。

所述的反射鏡為45°高反鏡。

所述的冷卻液盒的通光口徑比激光介質口徑大10mm~15mm。

所述的激光介質的通光口徑為10mm×10mm~10mm×20mm。