[發明專利]復合結構激光增益介質的制備方法及裝置

在審

• 申請號: 201910152316.5
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109796201A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 陳念江;王柯;梁興波;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: C04B35/44
• 分類號: C04B35/44;C04B35/622;H01S3/16
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 張然

本發明公開了一種復合結構激光增益介質的制備方法及裝置，其中制備方法包括如下步驟：設計步驟，根據待制備的復合結構激光增益介質的功能，設計所述激光增益介質所具有的若干功能區域，并確定所述復合結構激光增益介質中每層料層的參數；鋪料步驟，按照所述每層料層的參數鋪放相應的預制料，層層鋪設各料層后形成若干預設形狀的功能區域，獲得具有若干功能區域的素坯；以及燒制步驟，對所述素坯進行燒結，獲得復合結構激光增益介質。本發明中的復合結構激光增益介質的制備方法，制備成本低且成品率高，并且能夠對激光增益介質內部結構進行精確控制，為其帶來廣闊的設計空間，可大幅提升介質儲能能力、主動補償波前畸變。

技術領域

本發明涉及激光應用技術領域，尤其涉及一種復合結構激光增益介質的制備方法及裝置。

背景技術

全固態高功率高光束質量激光在科研、醫療、通訊等領域有著廣闊的應用前景，因而成為當前激光技術領域的研究熱點之一。作為激光增益介質的塊狀固體激光在進行激光放大時，會由于廢熱而發生使激光產生光彈效應、熱光效應、熱形變等現象，使激光光束質量退化，同時限制了輸出功率的提高。為使激光器持續穩定高性能運轉，必須及時帶走這些廢熱。相應的改進和創新主要是在增益介質結構的變化和冷卻方式的改變上。多年來，人們試圖從提高換熱效率、優化裝夾方式等多個角度來抑制固體激光器的熱效應，但通過這些被動方式帶來的性能提升已經接近技術極限。科研工作者們將研究目光聚向復合結構激光增益介質對熱性能改善研究上，通過介質內部結構的設計，控制和優化增益介質內部的產熱分布，相比傳統體摻雜增益介質產熱均勻度和冷卻效率大大提高，可大幅提高介質的激光輸出能力。

然而傳統的固體激光增益介質多選用晶體材料，大尺寸晶體毛坯的生長通常采用外延法，這種方法只能獲得包含同種組份的毛坯，其復合結構的加工需要借助材料鍵合工藝，在復雜的復合結構的制備上具有極大的技術困難、極高的加工成本以及極低的成品率。另外，在現有技術中的激光陶瓷，其傳統陶瓷制備工藝很難實現激光介質內部結構的精確可控，因而難以得到理想的產熱分布。

發明內容

本發明實施例提供一種復合結構激光增益介質的制備方法及裝置，用以解決現有技術制備復合結構的激光增益介質時存在的制備困難、成品率低的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種復合結構激光增益介質的制備方法，所述方法包括如下步驟：

根據待制備的激光增益介質的功能，設計所述激光增益介質所具有的若干功能區域，并確定所述激光增益介質中每層料層的參數；

按照所述每層料層的參數鋪放相應的預制料，層層鋪設各料層后形成若干預設形狀的功能區域，獲得具有若干功能區域的素坯；

對所述素坯進行燒結，獲得復合結構的激光增益介質。

可選的，所述料層的參數包括以下一種或幾種：料層中預制料的種類、各種預制料鋪設的位置、各種預制料鋪設的面積和各種預制料鋪設的形狀。

可選的，所述方法還包括對鋪設的各料層的表面進行整平處理。

可選的，所述預制料包括粉料或漿料。

可選的，當所述預制料為粉料時，所述方法還包括對鋪放的預制料進行壓制處理。

可選的，當所述預制料為漿料時，所述方法還包括對鋪放的所述預制料進行固化處理。

可選的，所述若干功能區域中的至少兩個功能區域中的預制料的組分不同。

可選的，所述若干功能區域中的至少兩個功能區域的預制料中，針對同一種組分的摻雜率不相同。第二方面，本發明實施例提供一種復合結構激光增益介質的制備裝置，包括：

設計單元，用于根據待制備的激光增益介質的功能，設計所述激光增益介質所具有的若干功能區域，并確定所述激光增益介質中每層料層的參數；