[發明專利]激光放大器系統

有效

• 申請號: 201880023708.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN110506372B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: A·比德尼茨;R·塞勒
• 申請（專利權）人: 通快激光有限責任公司
• 主分類號: H01S3/23
• 分類號: H01S3/23;H01S3/00;H01S3/067
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

具有用于通過放大開始激光脈沖(5A)輸出一輸出激光脈沖(13A)的兩級壓縮器系統的激光放大器系統(1)，包括：光纖激光器預放大器單元(7)，用于預放大開始激光脈沖(5A)和輸出經預放大的激光脈沖(7A)；中間壓縮器級(9)，用于在時間上部分壓縮經預放大的激光脈沖(7A)；固體補充放大器單元(11)，用于補充放大在時間上部分壓縮的經預放大激光脈沖(9A)和用于輸出經補充放大的激光脈沖(11A)；和補充壓縮器級(13)用于在時間上壓縮經補充放大的激光脈沖(11A)用于產生輸出激光脈沖(13A)。

技術領域

本發明涉及一種超短脈沖(UKP)激光系統，尤其是用于將脈沖激光輻射放大到高功率和/或高脈沖能量的UKP激光系統。本發明還涉及一種用于在這種激光系統中補償色散的方法。

背景技術

在高功率高能量UKP激光系統中，光纖激光器放大器可用作輸入級而基于固體的放大器可用作補充放大器，例如參見國際光學工程學會的會議記錄中的卷9741 975109-1“Industrial grade fiber-coupled laser systems delivering ultrashort highpower pulses for micromachining”。耦入到光纖激光器放大器中的開始激光脈沖在光纖中被放大并同時在時間上被拉伸。開始激光脈沖例如可以是種子激光的種子脈沖。這樣預放大的激光脈沖在基于固體的補充放大器中被放大到希望的高輸出脈沖能量。在完成放大之后，經補充放大的激光脈沖在時間上壓縮并且作為輸出激光脈沖(在此也稱為輸出脈沖)輸出。

經補充放大的激光脈沖的壓縮通常借助后接的壓縮器系統進行，該壓縮器系統很大程度上補償與放大相關地導送的色散，以便調設用于輸出激光脈沖的希望的超短脈沖時長。

要補償的色散除了在放大介質中導送的色散外也可包括被導送給在拉伸器系統中的種子脈沖的色散，該拉伸器系統在放大之前并且引起附加的激光脈沖拉伸。因而，在使用拉伸器系統的情況下，在時間上被拉伸的種子脈沖作為開始激光脈沖耦入到光纖中。脈沖拉伸尤其在放大介質中降低脈沖峰值功率并且是所謂的“啁啾脈沖放大(CPA)”的基礎。

拉伸器和壓縮器系統通常可包括在透射或反射中使用的色散光學元件如(衍射-)光柵、體布拉格光柵、棱鏡和/或棱柵和/或色散鏡如Gires-Tournois-干涉器-鏡(GTI鏡)并且例如構造為光柵拉伸器和光柵壓縮器構件。光柵壓縮器允許壓縮例如在放大到高功率和/或高脈沖能量時會出現的大的色散值，但是對在固體放大器之后的射束方位變化和由于高熱負載造成的壓縮器失準敏感，因為在光柵壓縮器中的每個路線改變導致色散的改變并從而導致脈沖時長改變。為了避免在光柵壓縮器的光柵上的高強度，在高功率高能量UKP-激光系統中還需要光柵壓縮器中的大的射束直徑，使得使用相應大的和昂貴的光學光柵。

US 2013/0223460 A1還公開了一種用于脈沖激光的放大器系統，其中，經放大的激光脈沖的壓縮在壓縮器中進行，該壓縮器銜接放大過程并通常在真空中運行。為了不必執行對壓縮器的調設的改變，則為了調設色散附加地設有調設壓縮器。調設壓縮器用于有效地微調準所輸出的脈沖的脈沖時長，尤其是在維持用于放大的在開始時被拉伸的脈沖的情況下。調設壓縮器有利地提供壓縮器的壓縮率的小于20％并且優選小于10％。

發明內容

公開文本的一個方面的任務是提出一種壓縮方案，該壓縮方案允許使用較小的光柵并且可容忍經放大的激光射束的光路的改變。

其中至少一個任務通過按權利要求1所述的激光放大器系統和通過按權利要求15所述的用于放大激光脈沖的方法解決。擴展方案在從屬權利要求中給出。