[發明專利]一種基于雙波長雙端泵浦結構的Yb:YAG激光放大器

在審

• 申請號: 202110339538.5
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113131323A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 趙智剛;王上;劉兆軍;叢振華;張行愚
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/0941;H01S3/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種基于雙波長雙端泵浦結構的Yb:YAG激光放大器，其特征在于，該激光放大器包括種子光源和雙波長雙端泵浦結構；

種子光源輸出的信號光通過空間光路輸入到雙波長雙端泵浦結構中；

所述種子光源發出信號光的中心波長為1030nm；

雙波長雙端泵浦結構分為單通放大結構和雙通放大結構；在單通放大結構中，信號光單次通過Yb:YAG晶體實現一次放大后從激光放大器中輸出；在雙通放大結構中，信號光經過調整偏振狀態，兩次通過Yb:YAG晶體進行放大；

所述雙波長雙端泵浦結構包括沿光路依次設置的940nm半導體激光器、第一泵浦耦合透鏡、第二泵浦耦合透鏡、第一雙色鏡、第二雙色鏡、Yb:YAG晶體、第三雙色鏡、第四雙色鏡、第三泵浦耦合透鏡、第四泵浦耦合透鏡、969nm半導體激光器；

在940nm的泵浦端，940nm半導體激光器輸出的泵浦光首先經過第一泵浦耦合透鏡和第二泵浦耦合透鏡進行光束調整，然后940nm泵浦光透過第一雙色鏡和第二雙色鏡進入Yb:YAG晶體當中，剩余的940nm泵浦光則透過第三雙色鏡后被第四雙色鏡反射輸出激光放大器；

在969nm泵浦端，969nm半導體激光器輸出的泵浦光首先經過第四泵浦耦合透鏡和第三泵浦耦合透鏡進行光束調整，然后969nm泵浦光透過第四雙色鏡和第三雙色鏡進入Yb:YAG晶體當中，剩余的969nm泵浦光則透過第二雙色鏡后被第一雙色鏡反射輸出激光放大器。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙波長雙端泵浦結構的Yb:YAG激光放大器，其特征在于，在單通放大結構中，種子光源與第二雙色鏡之間沿著信號光依次設置有第一λ/2波片、光隔離器、第一反射鏡和第一平凸透鏡；

在單通放大結構中，種子光源輸出的信號光經過第一λ/2波片調整偏振方向之后透過光隔離器，被第一反射鏡反射之后經過第一平凸透鏡進行光束調整，以實現信號光和泵浦光在Yb:YAG晶體中的空間模式匹配，然后信號光被第二雙色鏡反射進入Yb:YAG晶體當中，信號光在Yb:YAG晶體中放大之后，經過第三雙色鏡反射輸出激光放大器。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙波長雙端泵浦結構的Yb:YAG激光放大器，其特征在于，在雙通放大結構中，種子光源與第二雙色鏡之間沿著信號光依次設置有第一λ/2波片、光隔離器、第一反射鏡、第一平凸透鏡、第二λ/2波片、偏振分束器；此外，在第三雙色鏡的一側沿著信號光還依次設置有第二平凸透鏡、λ/4波片和第二反射鏡；

在雙通放大結構中，種子光源輸出的信號光經過第一λ/2波片調整偏振方向之后透過光隔離器，被第一反射鏡反射之后經過第一平凸透鏡進行光束調整，以實現信號光和泵浦光在Yb:YAG晶體中的空間模式匹配；信號光經過第二λ/2波片調整至水平偏振后透過偏振分束器，被第二雙色鏡反射進入Yb:YAG晶體當中實現第一次放大；放大后的信號光經第三雙色鏡反射后依次經過第二平凸透鏡和λ/4波片，并被第二反射鏡反射之后原路返回；信號光兩次經過λ/4波片之后變成垂直偏振光，垂直偏振光經過第三雙色鏡的反射再次進入Yb:YAG晶體中，實現第二次放大；最后信號光經過第二雙色鏡反射，從偏振分束器的垂直分量輸出激光放大器。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙波長雙端泵浦結構的Yb:YAG激光放大器，其特征在于，所述第一雙色鏡對940nm波長45°高透，透過率大于95％；且對969nm波長45°高反，反射率大于95％；

第二雙色鏡對940～969nm波長45°高透，透過率大于95％；且對1030nm波長45°高反，反射率大于99％；

第三雙色鏡對940～969nm波長45°高透，透過率大于95％；且對1030nm波長45°高反，反射率大于99％；

第四雙色鏡對969nm波長45°高透，透過率大于95％；且對940nm波長45°高反，反射率大于95％。

5.根據權利要求1所述的一種基于雙波長雙端泵浦結構的Yb:YAG激光放大器，其特征在于，所述第一反射鏡對1030nm信號光45°高反，反射率大于99％。