[发明专利]一种提高棒状Nd:YAG激光多通放大输出功率的放大器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用[100]方向切割Nd:YAG晶体棒的多通激光放大器，通过旋转Nd:YAG晶体棒来寻找最大的线偏振光输出功率的方法，属于激光器技术领域。

背景技术

随着激光放大器的发展，为了实现高输出功率，必须采用多通放大结构，激光必须是线偏振光。随着泵浦功率和激光通过激光介质次数的增加，由热致双折射引起的热退偏效应将明显增加，严重影响固体激光器的输出功率。为了降低热退偏效应对激光放大器及种子源激光器性能的影响，目前主要采取光隔离器，使退偏光无法回到种子源激光器，但这种方法无法减小激光放大器的热退偏效应。

现有技术当中棒状Nd:YAG激光多通放大器使用[111]方向切割Nd:YAG晶体棒作为增益介质，在多通放大过程中，其热退偏损耗比较大。

发明内容

本发明的目的在于克服常见棒状Nd:YAG激光放大器热退偏对输出功率的影响，提出一种提高棒状Nd:YAG激光多通放大器输出功率的装置及方法。本发明关键是使用[100]方向切割Nd:YAG晶体棒作为激光放大器的增益介质，并结合光隔离器，研究对激光放大器实际应用的价值。通过旋转Nd:YAG晶体棒就可以找到热退偏最小的方向，可以得到最大的线偏振光输出功率，相比于单一被动的使用光隔离器，[100]方向切割的Nd:YAG晶体棒作为激光放大器的增益介质，并结合光隔离器，即能够有效的提高棒状Nd:YAG激光放大器的输出功率，又能防止无法避免的退偏光对种子源激光器的影响。

本发明的一种提高棒状Nd:YAG激光双通放大输出功率的放大器，其特征在于，由1/2波片(1)、偏振分光棱镜a(2)、45度法拉第旋转器(3)、45度石英旋转器(4)和偏振分光棱镜b(5)顺序放置构成光隔离器；激光介质(6)安装于半导体激光器泵浦模块(7)内，激光介质(6)是使用[100]切割方向的Nd:YAG晶体棒，半导体激光器放在光隔离器之后，1/4波片(8)置于泵浦模块之后，全反镜(9)放置于1/4波片(8)之后，构成Nd:YAG激光双通放大器。

利用上述棒状Nd:YAG激光双通放大器提高棒状Nd:YAG激光双通放大输出功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当种子光(10)注入后，通过光隔离器进入激光介质(6)，输出后实现一通放大；一通放大激光通过1/4波片(8)和全反镜(9)后再次进入激光介质(6)，从偏振分光棱镜b(5)输出二通放大激光(11)。

在线偏振光进入激光介质(6)时，旋转激光介质(6)，在360度的旋转调节范围内，存在四个线偏振光输出功率的变化周期，分别有四个线偏振光输出功率极大值；选取其中任意一个线偏振光输出功率极大值的方向作为晶体棒的方向，可以使激光器的热退偏最小，实现棒状Nd:YAG激光双通放大器输出功率的提高。

激光器的热退偏是影响线偏振光输出功率大小的关键因素，热退偏越小，线偏振光输出功率越大。由于实现Nd:YAG激光多通放大，种子光也必须是线偏振光，使用[100]切割方向的Nd:YAG晶体棒用于多通放大器中作为激光介质，同样可以实现棒状Nd:YAG激光多通放大器线偏振输出功率的提高。

本发明用全新的思路实现了棒状Nd:YAG激光多通放大器输出功率的提高，相比于传统补偿热退偏的方法有以下优点：

(1)热退偏效应明显减小；

(2)避免了插入补偿热退偏的器件所带来的额外损耗；

(3)大大降低了激光器成本；

(4)操作更为简单，易于实现工程应用。

本发明具有实质性的特点和显著进步，本发明所述的方法可以广泛应用于棒状Nd:YAG激光多通放大器中，能够明显提高激光器的效率、稳定性和输出功率。

附图说明

图1是本发明系统示意图；

图2是偏光分光棱镜工作示意图；

图3是垂直于[111]方向Nd:YAG棒截面内θ角与角的关系图；

图4是垂直于[100]方向Nd:YAG棒截面内θ角与角的关系图；

图5是使用任意旋转方向[111]切割方向Nd:YAG棒、[100]切割方向Nd:YAG棒作为激光介质，激光单通放大后热退偏大小与泵浦功率的理论关系图。

具体实施方式

实施例1