[發明專利]一種用于抑制柱狀激光增益介質寄生振蕩的微結構在審

申請號：	202010573723.6	申請日：	2020-06-22
公開（公告）號：	CN111934173A	公開（公告）日：	2020-11-13
發明（設計）人：	龍應斌;王新亮;彭宇杰;冷雨欣	申請（專利權）人：	中國科學院上海光學精密機械研究所
主分類號：	H01S3/06	分類號：	H01S3/06
代理公司：	上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317	代理人：	張寧展
地址：	201800 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于抑制柱狀激光增益介質寄生振蕩微結構
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【說明書】：

本發明公開了一種用于抑制柱狀激光增益介質寄生振蕩的微結構。該微結構通過機械加工或化學腐蝕的方式在激光增益介質的側邊形成鋸齒狀結構，鋸齒形狀滿足齒高與齒距之比為(6:1)～(10:1)或者布魯斯特角，鋸齒狀結構為圓形鋸齒或螺旋鋸齒，呈單圈或多圈排列。通過這種微結構，可以抑制激光增益介質的寄生振蕩，同時有效地增大增益介質晶體的散熱面積和泵浦光吸收效率。該發明具有提高晶體散熱面積、消除熱透鏡效應等優點，可以用于實現大能量、高增益、高光束質量的固體激光輸出。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，具體是一種用于抑制柱狀激光增益介質寄生振蕩的微結構。

背景技術

高重頻、大能量固體激光器因為其可以獲得大能量和高光束質量，無論是在工業應用、科學研究、國防軍工還是醫療等領域得到越來越廣泛的應用。例如目前用于科研領域的激光放大器，大能量基于釹玻璃或者釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)倍頻的532nm激光器可以作為基于摻鈦藍寶石的超強超短激光裝置的泵浦源，也可以產生研究所需的等離子體。高重頻大能量固體激光器在工業上可以完成大量工業材料的加工，例如航天材料的沖擊強化，無縫焊接等方面。

目前實現更高能量激光輸出的主要方式是通過不斷增加激光增益介質尺寸以及儲能。然而隨著儲能增加以及激光增益介質尺寸增大，寄生振蕩也會逐漸加強，這會導致反轉粒子數減少，無法到達預期增益。與此同時激光增益介質的熱效應也愈強，由熱效應引入的熱透鏡效應以及熱致退偏會損壞光學元件并降低光斑質量和偏振度。因此，抑制寄生振蕩、提高增益效率、降低激光增益介質的熱效應成為實現大能量、高效率、高光束質量激光輸出的關鍵。

雖然專利CN202378358U提出了釹激光玻璃的包邊來抑制寄生振蕩，但是這種包邊玻璃方法由于采用粘膠計，在使用循環水冷卻釹玻璃時，兩側無法直接接觸釹玻璃，因此在熱效應的處理上不夠理想，同時由于制作工藝無法完成柱狀激光增益介質的包邊，上述兩個因素導致這種方法無法適用于大能量柱狀激光增益介質的寄生振蕩抑制，同時無法消除柱狀激光增益介質的熱效應問題。

本發明通過在柱狀激光增益介質的側邊增加鋸齒或螺旋鋸齒微結構，并精心設計鋸齒的齒高和齒距的比例，來抑制寄生振蕩或自發輻射光放大，提高激光增益介質的增益效率和散熱效果。

發明內容

為了解決大能量固體激光器寄生振蕩、熱透鏡效應的問題，同時提高晶體的增益效率，本發明提出了一種用于抑制柱狀激光增益介質寄生振蕩的微結構，其中的鋸齒設計作為抑制寄生振蕩的核心部分。

為了實現以上目的，本發明的技術解決方案如下：

一種用于抑制柱狀激光增益介質寄生振蕩的微結構，其特征在于，該微結構通過機械加工或化學腐蝕的方式在激光增益介質的側邊形成鋸齒狀結構，所述的鋸齒狀結構滿足以下任一條件：

條件1：齒高與齒距之為(6:1)～(10:1)；

條件2：布儒斯特角theta_B＝Arctan(n2/n1)，其中，n1為冷卻液的折射率，n2為柱狀激光增益介質的折射率。

其中，所述鋸齒狀結構為圓形鋸齒或螺旋鋸齒

其中，所述鋸齒狀結構為單圈或多圈排列。

本發明所提出構思的技術方案與現有技術相比，能夠取得以下效果：

第一、能夠有效的抑制寄生振蕩，同時能夠提供更大的冷卻面積，有效的降低激光增益介質的熱效應，避免光學元件的損壞。

第二、布魯斯特角形狀的鋸齒，能夠有效使泵浦光入射進入晶體，提高泵浦光吸收效率，增加激光增益介質儲能。