[發明專利]一種基于雙碟片串接的激光多程放大器

有效

• 申請號: 201410216119.2
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103996965A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 朱曉;朱廣志;黃彥;王澤雄;朱長虹;王海林;齊麗君
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/081;H01S3/23
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發明屬于激光技術領域，更具體地，涉及一種基于雙碟片串接的激光多程放大器。

背景技術

碟片固體激光器是屬于一種高端的高功率固體激光器，它與傳統的固體激光器的本質區別就在于激光工作物質的形狀，碟片激光器將不采用傳統的棒狀晶體而采用碟片晶體。碟片激光晶體的厚度為0.2mm～0.4mm，泵浦光從晶體正面入射，由于泵浦光對碟片激光晶體泵浦過程中，會產生大量的熱，所以需要對晶體進行冷卻，否則晶體容易破裂；冷卻通常是在晶體背面實現，由于碟片晶體很薄，徑厚比較大，因此碟片晶體冷卻效果好，有利于獲得高轉換效率、高平均功率以及高光束質量的激光輸出。

在保持泵浦功率密度不變的條件下，實現碟片激光器高光束質量激光輸出有兩種方法：一是增加泵浦光斑的面積，二是增加碟片串接的個數。由于自發輻射放大效應(Amplified?Spontaneous?Emission，ASE)限制，增加泵浦光斑面積的方法無法進一步提高輸出激光能量。因此為了提高碟片固體激光器的輸出功率和轉換效率，泵浦光多程傳輸技術成為提高泵浦光的利用率，實現高光束質量、高轉換效率激光輸出的核心技術。公開號為CN101414728A的專利文獻公開了一種基于對稱共軛雙拋物面反射鏡的泵浦光多程傳輸方案，實現泵浦光斑的多次傳輸，從而提高轉換效率和平均功率，獲得高質量的激光輸出。

然而該泵浦光多程傳輸系統，在高功率運行時存在三個主要缺點：

第一、該對稱共軛雙拋物面反射鏡的泵浦光多程傳輸方案泵浦腔只由兩個拋物面反射鏡和一個碟片激光晶體組成，對泵浦光的吸收效率過低，導致激光上能級粒子數過少，無法實現高功率的激光輸出。

第二、該對稱共軛雙拋物面反射鏡的泵浦光多程傳輸方案中矯正鏡的存在會增大激光的自發輻射效應，消耗過多上能級粒子數，降低整個系統的效率和輸出激光的功率。

第三、采用雙路泵浦的實施方案時，未被吸收的泵浦光最終從對應的入射孔出射，可能燒毀泵浦光發生器。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于雙碟片串接的激光多程放大器，特別適用于高功率激光器的輸出。

按照本發明的一個方面，提供了一種基于雙碟片串接的激光多程放大器，該放大器包括拋物面反射鏡系統，第一、第二碟片激光晶體；

所述拋物面反射鏡系統包括依次設置的共軸第一、第二、第三以及第四拋物面反射鏡，其中所述第一、第二拋物面反射鏡共軛放置，所述第三、第四拋物面反射鏡共軛放置；

所述第一、第二、第三以及第四拋物面反射鏡中心處均鏤空，所述第一拋物面反射鏡以及所述第四拋物面反射鏡的中心處鏤空處分別設置第一碟片激光晶體以及第二碟片激光晶體；

所述第一拋物面反射鏡上設置有泵浦光入射孔以及種子激光入射孔；

進一步地，所述第一碟片激光晶體(5)與光軸的夾角在[90°，135°]范圍內可調整以及所述第二碟片激光晶體(6)與光軸的夾角在[45°，90°]范圍內可調整；

進一步地，所述第一碟片激光晶體以及第二碟片激光晶體在其泵浦光入射的一面鍍有高透膜，另外一面鍍有全反膜；

通過本發明的放大器，可以實現對碟片激光晶體的多次泵浦，使碟片激光晶體上能級粒子數大量積累。種子激光從第一拋物面反射鏡的種子激光入射孔入射，同樣在第一、第二拋物面反射鏡組成的諧振腔多次反射后再進入到第三、第四拋物面反射鏡的諧振腔，每經過一次碟片激光晶體就會獲取上能級粒子，得到種子激光的放大。

通過本發明的放大器，使激光通過雙碟片多程泵浦放大器，增大激光的光程，從而抑制激光的自發輻射效應，達到提高輸出激光的功率；另由于此系統中采用了雙碟片泵浦，即提高了碟片激光晶體的等效厚度，從而泵浦光對碟片激光晶體的泵浦次數增大，增大碟片激光晶體對泵浦光的吸收效率，進一步提高了輸出激光的功率。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)采用共軛設置的拋物面反射鏡組的設計方案，降低了對泵浦的準直特性和光斑形狀的要求，泵浦光準直系統的設計難度得以降低，泵浦光的注入功率更高。

(2)通過碟片激光晶體的角度控制，使得泵浦光得以在兩個泵浦腔內多次反射，提高對了泵浦光的利用效率。

(3)由于本系統采用雙碟片泵浦腔放大器，激光在兩腔內傳輸的光程增大，抑制了激光的自發輻射效應，利于實現高功率、高效率、高光束質量的激光輸出。

附圖說明