[發(fā)明專利]提升片狀放大器中氙燈光至增益介質(zhì)表面?zhèn)鬟f效率的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710058726.4
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106785858A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李養(yǎng)帥;朱健強;王利;周申蕾;馮滔;張艷麗;張軍勇;王冰燕;周瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/0915
• 分類號: H01S3/0915
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氙燈，特別是一種用于高功率激光裝置中提升片狀放大器氙燈光至增益介質(zhì)表面?zhèn)鬟f效率的方法。

背景技術(shù)

反射器作為氙燈和增益介質(zhì)之間的耦合器，其作用是將氙燈提供的輻射光傳遞至增益介質(zhì)表面，通過對反射器結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計可以減少氙燈對自身輻射光吸收和氙燈之間對輻射光的互吸收，增大氙燈光的傳遞效率，增加增益介質(zhì)表面光線的沉積量，降低氙燈負載，改善增益介質(zhì)表面能量密度，從而改善輸出光束的均勻性等。

目前，國內(nèi)外基于泵浦光源不同的發(fā)光模型和泵浦方式設(shè)計了多種形狀的反射器。根據(jù)氙燈中心點光源模型和成像泵浦方式設(shè)計了拋物線形反射器，其可以很好的將光線傳遞至增益介質(zhì)表面，但是對于氙燈的位置精度要求較高，由于無法忽略氙燈的直徑，部分光線被吸收。根據(jù)氙燈表面點光源朗伯體發(fā)光模型，利用邊緣光線原理設(shè)計了漸開線形反射器，認(rèn)為氙燈光線無吸收的全部傳遞出去。另外，也設(shè)計了平板形反射器、圓弧狀反射器和瓦楞狀反射器燈等多種形狀的反射器，由于安裝尺寸等原因限制，對于氙燈光都或多或少存在自吸收和互吸收。為了減少光線傳輸至放大器內(nèi)壁造成的光線泄漏，通常在放大器腔體內(nèi)添加上下反射器(鍍銀、水平放置)，可以很好減低光線的泄漏。

基于以上研究成果，發(fā)現(xiàn)氙燈輻射光在傳輸至增益介質(zhì)表面的效率仍然較低，光強提升幅度較小，這主要是兩個方面的原因：一是對氙燈發(fā)光模型認(rèn)識不夠充分，影響了反射器設(shè)計；二是對氙燈發(fā)光模型利用不夠充分，現(xiàn)有的反射器設(shè)計方法均是為了充分利用氙燈二維平面內(nèi)的輻射光線，而忽略了其他空間維度的光線，造成氙燈輻射能量的極大浪費，且難實現(xiàn)氙燈光強在增益介質(zhì)表面均勻分布。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種提升片狀放大器中氙燈光至增益介質(zhì)表面?zhèn)鬟f效率的方法。該方法具有構(gòu)思巧妙，簡單易行，提高了氙燈光的利用率，降低了能源的供應(yīng)，提升了光線自氙燈至增益介質(zhì)表面的傳遞效率，改善了光線在增益介質(zhì)表面分布的均勻性。

本發(fā)明的解決方案如下：

一種提升片狀放大器中氙燈光至增益介質(zhì)表面?zhèn)鬟f效率的方法，該方法為：氙燈發(fā)光模型為表面朗伯體發(fā)光光源模型，氙燈兩端添加反射器，放大器腔體內(nèi)添加反射器。其特點在于，所述的氙燈兩端添加的反射器為第一反射器和第二反射器，所述的放大器腔體內(nèi)添加的反射器為第三反射器和第四反射器，所述第一反射器和第二反射器與所述的氙燈端面夾角為β°，所述的第三反射器和第四反射器與增益介質(zhì)上下端面的夾角為α°。

所述的片狀放大器的泵浦光源為基于氙燈外圓的無數(shù)個點光源，發(fā)光模型為朗伯體光源模型。

所述的第一反射器和第二反射器的面型為平面或者曲面。

所述的第三反射器和第四反射器的面型為平面或者曲面。

所述的β為0～45°。

所述的α為0～30°。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

充分認(rèn)識和利用了氙燈發(fā)光模型，通過反射器的合理設(shè)計、添加和安裝，不但提高了光線自氙燈至增益介質(zhì)表面的傳輸效率，也可以通過反射器引導(dǎo)光線的定向傳輸，提高增益介質(zhì)表面光強分布的均勻性，最終提升放大器的增益和改善激光光束質(zhì)量。

附圖說明

圖1為原片狀放大器中氙燈光至增益介質(zhì)表面?zhèn)鬟f方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明方法實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明方法實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明方法實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明范圍并不限于下述的實施例。

實施例1

原片狀放大器的氙燈1泵浦結(jié)構(gòu)如圖1，認(rèn)為氙燈1是基于外表面的無數(shù)個點光源組成的泵浦源，利用氙燈1背部仿漸開線反射器2將背向增益介質(zhì)6表面的二維平面內(nèi)的光線無吸收的(或者少量吸收)一次或者多次反射出去，增加了光線傳輸至增益介質(zhì)6表面的幾率，另外通過放大器腔體內(nèi)添加上水平放置的平面反射器5和7，減少了光線的泄漏，一定程度上提高了氙燈光的傳輸效率，其中增益介質(zhì)6呈布儒斯特角放置。