[發明專利]小信號增益固體激光放大器的設計方法及固體激光放大器

有效

• 申請號: 201610140694.8
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105610043B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 柳強;聶明明;陸富源
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/102
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發明涉及一種小信號增益固體激光放大器的設計方法及固體激光放大器。該方法包括：根據固體激光放大器的速率方程、第一泵浦半徑和第一泵浦激光光束質量M²因子，對增益介質進行離散化處理，獲取小信號增益、增益介質摻雜濃度和泵浦功率的關系圖；根據所需的小信號增益和所述關系圖，獲取與所述第一泵浦半徑和第一泵浦光光束質量M²因子對應的增益介質摻雜濃度、增益介質長度和泵浦功率；根據所述第一泵浦半徑、第一泵浦激光光束質量M²因子和對應的增益介質摻雜濃度、增益介質長度、泵浦功率設計所需的小信號增益固體激光放大器。本發明提供了一種小信號增益固體激光放大器的設計方法，并根據該方法設計了所需的小信號增益的固體激光放大器。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其涉及小信號增益固體激光放大器的設計方法及固體激光放大器。

背景技術

自從激光器誕生以來，如何提高激光功率和能量就一直受到人們的重視。激光放大器作為提高激光功率和能量的主要手段，一直以來就是國內外研究的重點。近年來，由于半導體激光二極管(LD)的高效率、高功率以及光纖耦合輸出的便捷性，LD逐漸成為主流的激光泵浦源。由于端面泵浦方式效率高、模式匹配好、波長匹配的優點，近年來在激光振蕩器以及放大器方面應用廣泛。為了將輸入激光放大器的種子光進行放大至所需的倍數，往往需要根據所需的增益設計一臺實用的激光放大器。所需的增益由放大器的小信號增益和輸入激光的參數決定。對激光放大器而言，衡量其性能的一個主要參數便是小信號增益。

現有的一種設計光纖放大器的方法，包括如何選擇特定功率的泵浦LD的個數以及如何通過校正算法提高光譜平整度?，F有的另外一種設計光纖放大器的方法，包括基于光纖有效模場半徑和有效光纖作用長度設定受激布里淵散射閾值和布里淵增益。

然而現有技術中缺少小信號增益固體激光放大器的設計方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種小信號增益固體激光放大器的設計方法的問題。

為解決上述技術問題，本發明一方面提出了一種小信號增益固體激光放大器的設計方法，該方法包括：

S1：根據固體激光放大器的速率方程、第一泵浦半徑和第一泵浦激光光束質量M²因子，對增益介質進行離散化處理，獲取小信號增益、增益介質摻雜濃度和泵浦功率的關系圖；

S2：若所述關系圖中小信號增益的最大值大于等于所需的小信號增益，則根據所需的小信號增益和所述關系圖，獲取與所述第一泵浦半徑和第一泵浦光光束質量M²因子對應的增益介質摻雜濃度、增益介質長度和泵浦功率；

S3：若所述關系圖中小信號增益的最大值小于所需的小信號增益，則增加泵浦功率和/或改變第一泵浦半徑和/或減小摻雜濃度和/或減小第一泵浦激光光束質量M²因子，重復步驟S1、S2；

S4：根據所述第一泵浦半徑、第一泵浦激光光束質量M²因子和對應的增益介質摻雜濃度、增益介質長度、泵浦功率設計所需的小信號增益固體激光放大器；

其中，所述改變第一泵浦半徑包括增大或減小第一泵浦半徑。

可選地，在所述根據固體激光放大器的速率方程、第一泵浦半徑和第一泵浦激光光束質量M²因子，對增益介質進行離散化處理之前，還包括：

建立固體激光放大器的速率方程。

可選地，在所述根據所述第一泵浦半徑、第一泵浦激光光束質量M²因子和對應的增益介質摻雜濃度、增益介質長度、泵浦功率設計所需的小信號增益固體激光放大器之前，還包括：