[發(fā)明專利]氙燈陣列型漸開拋物復(fù)合面反射腔

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011186257.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112366505B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱海東;謝興龍;胡恒春;楊慶偉;郭愛林;康俊;朱坪;孫美智;高奇;梁瀟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094
• 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

一種氙燈陣列型漸開拋物復(fù)合面反射腔，包括氙燈漸開拋物復(fù)合面反射單元腔，組合式氙燈陣列，激光增益介質(zhì)和溫控冷卻組成。氙燈漸開拋物復(fù)合面泵浦單元腔由氙燈，漸開翼面腔和拋物面腔體組成，漸開翼面腔體和拋物面腔體交界處光滑連續(xù)，兩者表面皆鍍金屬高反射膜，氙燈定位于拋物面腔體焦點，氙燈輻射底部光源經(jīng)漸開翼面腔體漫反射泵浦增益介質(zhì)，氙燈輻射側(cè)面同心光源經(jīng)拋物面腔體準(zhǔn)直后沿光軸方向以平行光束入射泵浦增益介質(zhì)，氙燈漸開拋物復(fù)合面反射單元腔以陣列型分布，可沿不同方向或相同方向均勻泵浦增益介質(zhì)。本發(fā)明利用漸開線和拋物線構(gòu)建新型泵浦腔，提高了泵浦光光束質(zhì)量和均勻性，可在激光工程及相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光泵浦技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種氙燈陣列型漸開拋物復(fù)合面反射腔。

背景技術(shù)

激光聚變能源工程對新一代固體激光聚變驅(qū)動器提出更高技術(shù)要求。固體放大器是激光聚變驅(qū)動器的核心關(guān)鍵器件之一，其關(guān)鍵問題在于放大器的泵浦腔結(jié)構(gòu)設(shè)計。保證泵浦腔具備良好的放大性能，并降低研制成本，始終是激光工程的重要研究內(nèi)容。相對于半導(dǎo)體激光泵浦昂貴的價格，大型激光裝置研制中多采用價格相對低廉的氙燈對激光介質(zhì)進(jìn)行泵浦。氙燈放大器的泵浦腔結(jié)構(gòu)涉及氙燈數(shù)量，多段激光增益介質(zhì)幾何排布以及泵浦反射腔構(gòu)型等諸多因素。激光裝置輸出光學(xué)參數(shù)確定后，即可定型氙燈放大器中的激光增益介質(zhì)及其幾何排布，但氙燈數(shù)量及泵浦反射腔構(gòu)型的光學(xué)和機(jī)械設(shè)計需進(jìn)一步細(xì)化和優(yōu)化。

自上世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)外文獻(xiàn)公開報道了多種氙燈泵浦腔反射器構(gòu)型方案，如平板形，雙漸開線翼形，圓柱形，屋脊形及漫反射條帶平板形，其中雙漸開線翼形反射器是能量利用率最高。腔長與反射器尺寸相匹配時，雙漸開線翼形反射器的氙燈封裝系數(shù)理論值為F₀＝1/π，反射腔主截面?zhèn)鬏斝式咏硐胫担蚨闷智辉O(shè)計首選雙漸開線翼形反射腔方案。在激光工程設(shè)計過程中，當(dāng)腔長和陣列反射器翼展寬度失配時，設(shè)計者被迫利用短翼漸開線和仿漸開線縮小安裝空間，以尋求較高的能量傳輸效率。

激光光學(xué)技術(shù)研究中，固體放大器增益時泵浦光源光束質(zhì)量直接影響放大后激光種子光源的光束質(zhì)量。光學(xué)領(lǐng)域中，曲率為無窮大的平面波具備理想光束質(zhì)量，在光學(xué)研制工程中通常利用透鏡或反射鏡構(gòu)建不同口徑平行光源已達(dá)到高光束質(zhì)量的技術(shù)需求。上文中，多種氙燈泵浦腔反射器構(gòu)型設(shè)計中側(cè)重提升反射器能量利用效率，匹配腔長與反射器，但未有效控制氙燈泵浦光源經(jīng)反射器后的光束質(zhì)量，因此需要對氙燈泵浦腔反射器構(gòu)型采取有效措施和技術(shù)攻關(guān)，以提升放大后的激光種子光源具備更好光束質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決氙燈上述泵浦腔反射器現(xiàn)有技術(shù)中未有效控制氙燈泵浦光源經(jīng)反射器后光束質(zhì)量的問題，提供一種氙燈陣列型漸開拋物復(fù)合面泵浦腔，包括氙燈漸開拋物復(fù)合面反射單元腔，組合式氙燈陣列，激光增益介質(zhì)和溫控冷卻組成。氙燈漸開拋物復(fù)合面泵浦單元腔由氙燈，漸開翼面腔和拋物面腔體組成，漸開翼面腔體和拋物面腔體交界處光滑連續(xù)，兩者表面皆鍍金屬高反射膜，氙燈定位于拋物面腔體焦點，氙燈輻射底部光源經(jīng)漸開翼面腔體漫反射泵浦增益介質(zhì)，氙燈輻射側(cè)面同心光源經(jīng)拋物面腔體準(zhǔn)直后沿光軸方向以平行光束入射泵浦增益介質(zhì)，氙燈漸開拋物復(fù)合面反射單元腔以陣列型分布，可沿不同方向或相同方向均勻泵浦增益介質(zhì)。本發(fā)明利用漸開線和拋物線構(gòu)建新型泵浦腔，提高了泵浦光光束質(zhì)量和均勻性，研制成本低，可在激光工程及相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的解決方案如下：

本發(fā)明提供一種氙燈陣列型漸開拋物復(fù)合面泵浦腔，其特征在于，包括氙燈漸開拋物復(fù)合面反射單元腔、氙燈陣列側(cè)壁、激光增益介質(zhì)和溫控冷卻；所述的氙燈漸開拋物復(fù)合面反射單元腔以陣列型組合均勻分布在氙燈陣列側(cè)壁上，所述的溫控冷卻用于對激光增益介質(zhì)進(jìn)行恒溫恒流冷卻；