[發(fā)明專利]一種雙程吸收分光匹配激光放大器及其放大方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310563714.9
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103560387A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑利鋼;周壽桓;趙鴻;韓隆;陳國;侯天禹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所
• 主分類號: H01S3/091
• 分類號: H01S3/091;H01S3/08;H01S3/081
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及激光器領(lǐng)域，特別涉及一種雙程吸收分光匹配激光放大器及其放大方法。

背景技術(shù)：

激光器自1960年被發(fā)明以來得到了廣泛的應(yīng)用，其被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如激光雷達(dá)、遙感、醫(yī)學(xué)、光通信，以及激光顯示，激光加工等領(lǐng)域。在很多領(lǐng)域，高能量光斑模式好的激光輸出是對激光器的一個(gè)重要的要求。

傳統(tǒng)端面泵浦激光放大器為單程泵浦，即泵浦光一次通過增益介質(zhì)，這種激光器經(jīng)常會出現(xiàn)由于泵浦光不能被有效吸收而出現(xiàn)放大效率不高，這導(dǎo)致了能量的浪費(fèi)，降低了激光器的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也會導(dǎo)致激光器中介質(zhì)的發(fā)熱，使輸出光的質(zhì)量變差

如現(xiàn)有技術(shù)CN10296648A，其公開了一種端面泵浦的中紅外激光器，其采用端面泵浦，泵浦光一次通過增益介質(zhì)。該激光器存在泵浦光吸收效率低，晶體發(fā)熱等缺陷。在光路中增加了透鏡等光學(xué)元件后，雖然使泵浦光聚焦，但是增加光學(xué)器件導(dǎo)致激光器的整體光學(xué)損耗大，以及系統(tǒng)的可靠性降低。

為了解決上述問題，目前本領(lǐng)域存有一些常用的增加泵浦光吸收的方法和裝置，但是其都存在各自的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其不能被廣泛應(yīng)用。如增加激光晶體長度，其經(jīng)常會出現(xiàn)泵浦光在晶體內(nèi)發(fā)散角大，導(dǎo)致光斑變大，使晶體沿軸方向大部分區(qū)域泵浦功率密度較低，無法被有效體?。惶岣邠诫s濃度，會使泵浦光吸收加強(qiáng)，但是，在大部分情況下，由于濃度過高會使自吸收損耗增加，使放大效率降低。因此如何使激光介質(zhì)能有有效及收泵浦光，并通過激光放大器高效的轉(zhuǎn)換為激光成為本領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服上述缺陷，獲得一種高泵浦效率的激光放大器，本發(fā)明采用了雙程吸收分光匹配放大方式，實(shí)現(xiàn)了從泵浦光到激光的高效轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種雙程吸收分光匹配激光放大器，其特征在于，該激光放大器包括：

位于同一光軸上依次分布的：泵浦光聚焦透鏡(1)、雙色耦合鏡(3)、偏振選擇鏡(5)、增益介質(zhì)(6)、曲面雙色耦合鏡(7)、1/4波片(8)、以及曲面全反鏡(9)；以及：

在與所述光軸平行的方向上，依次分布的種子光聚焦透鏡(2)和全反鏡(4)，種子光聚焦鏡(2)和全反鏡(4)被設(shè)置為種子光通過種子光聚焦透鏡(2)后，入射到全反鏡(4)上，被全反鏡(4)反射后入射到雙色耦合鏡(3)；

泵浦光經(jīng)泵浦光聚集鏡(1)后，其束腰位于增益介質(zhì)(6)的中心；

種子光經(jīng)種子光聚焦鏡(2)后，其束腰與泵浦光束腰位置重合，即位于增益介質(zhì)(6)的中心；

設(shè)曲面雙色耦合鏡(7)曲率半徑為R1，曲面全反鏡(9)曲率半徑為R2，增益介質(zhì)(6)的中心到曲面雙色耦合鏡(7)中心的距離為L1，增益介質(zhì)的中心到曲面全反鏡(9)中心的距離為L2，增益介質(zhì)(6)的長度為d，L1、L2、R1、R2以及d滿足以下數(shù)值關(guān)系：

L1<L2，L1-d/2≤R1≤L1+d/2，L2-d/2≤R2≤L2+d/2。

優(yōu)選的，L1＝R1，L2=R2。

優(yōu)選的，L1-300≤R1≤L1+300，L2-300≤R2≤L2+300。

優(yōu)選的，L1-100≤R1≤L1+100，L2-100≤R2≤L2+100。

上述數(shù)關(guān)系中各值的單位為mm。優(yōu)選的，偏振選擇鏡(5)的材料為石英。

優(yōu)選的，雙色耦合鏡(3)為45°雙色耦合鏡，其對泵浦光高透，對種子光高反。

一種雙程吸收分光匹配激光放人方法，該方法包括：

在同一光軸上依次設(shè)置：泵浦光聚焦透鏡(1)、雙色耦合鏡(3)、偏振選擇鏡(5)、增益介質(zhì)(6)、雙色耦合鏡(7)、1/4波片(8)、以及曲面全反鏡(9)；

在與所述光軸平行的方向上，依次設(shè)置種子光聚焦透鏡(2)和全反鏡(4)；種子光聚焦鏡(2)和全反鏡(4)被設(shè)置為種子光通過種子光聚焦透鏡(2)后，入射到全反鏡(4)上，被全反鏡(4)反射后入射到雙色耦合鏡(3)；

使泵浦光入射至泵浦光聚焦透鏡(1)，通過該透鏡后入射至雙色耦合鏡(3)，透過雙色耦合鏡(3)后入射至偏振選擇鏡(5)，通過偏振選擇鏡(5)后進(jìn)入增益介質(zhì)(6)后被部分吸收，由增益介質(zhì)(6)出射的未被完全吸收的泵浦光入射至曲面雙色鏡(7)，被反射后回到增益介質(zhì)(6)，被增益介質(zhì)二次吸收，同時(shí)曲面雙色鏡(7)使返回的泵浦光形成光束可逆變換；