[发明专利]一种多激光介质集成化增益系统

说明书

技术领域

本发明属于高功率激光器领域，具体涉及一种多激光介质集成化增益系统。用于高功率、高光束质量激光器新型增益模块的研制。

背景技术

随着二极管泵浦固体激光器向高技术应用领域的深入推进，对激光器的输出功率和光束质量都提出了更高的要求。为了提高激光器的输出功率就需要增大激光介质的口径和增加激光介质的数量来实现对激光功率的定标放大，而采用大口径激光介质的方法将显而易见的受制于材料生长极限的限制，由此，采用多片激光介质将是解决这个问题的主要方法。但是随着激光介质的不断增加，激光器的体积变大和重量增重的问题就会凸现出来，对激光器在实际环境中的应用造成极大的不便，激光器中采用多激光介质集成化的增益模块是解决这个问题的有效方法。同时，为了便于推广应用，系统需要可靠、成本低。

现有的增益模块系统主要有两种形式：1）单激光介质增益模块：由单激光介质、泵浦耦合系统和冷却系统构成单激光介质增益模块。2）多激光介质集成化增益模块：将多片激光介质小间距排布后浸入到折射率匹配冷却液中且用侧面泵浦耦合系统构成一个多激光介质集成化增益模块。

上述两种增益模块存在一些不足是：在高功率激光器中需要将多个单激光介质增益模块串联在一起，每个单激光介质增益模块需要有单独的水路和电路系统，各个增益模块之间通常选用空间滤波、像传递或者补偿镜等技术手段来提高光束质量，整个光路系统复杂，调试难度大。在现有的多激光介质集成化增益模块中激光要通过折射率匹配冷却液，这就要求折射率匹配冷却液构成的流场为层流，层流的条件促使多激光介质集成化增益模块中各激光介质的间距要足够小，而现有的多激光介质集成化增益模块的泵浦方式是与激光介质间距相约束的。如果要得到均匀泵浦，则激光介质间距就大，破坏流场的层流条件；激光介质间距小，实现了层流条件，则泵浦又很难得到均匀，这就很大的制约了多激光介质集成化的优势，另外，现有系统中的激光介质的装夹固定也有较大问题。由此可知，现有的多激光介质集成化增益模块虽然较单激光介质增益模块有很大改善，但由于层流要求与均匀泵浦的相互制约影响了多激光介质集成化增益模的性能和使用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种多激光介质集成化增益系统，主要是通过多激光介质集成化渐变吸收排布的结构来实现。

本发明的多激光介质集成化增益系统，其特点是，所述的增益系统包括第一泵浦耦合模块、第二泵浦耦合模块、第一反射镜、第二反射镜、冷却液盒、激光介质和冷却液。所述的第一泵浦耦合模块、第二泵浦耦合模块分别设置在冷却液盒的两端，第一泵浦耦合模块的下方放置第一反射镜，第一泵浦耦合模块与第一反射镜的夹角为45°，第二泵浦耦合模块下方放置第二反射镜，第二泵浦耦合模块与第二反射镜的夹角为45°。冷却液盒中充满有冷却液，冷却液盒内平行设置有数片激光介质。其光路结构是，第一泵浦耦合模块的出射光通过第一反射镜反射后依次经过冷却液盒、冷却液从左到右进入到激光介质中，第二泵浦耦合模块的出射光通过第二反射镜反射后依次经过冷却液盒、冷却液从右到左进入到激光介质中，在冷却液盒中心位置的激光介质吸收系数最高，激光介质吸收系数由中心位置激光介质向左右两侧激光介质逐次变低，成渐变吸收排布。激光介质的渐变吸收排布可以实现每片激光介质对泵浦光的均匀吸收。第一泵浦耦合模块、第二泵浦耦合模块出射的泵浦光垂直于激光介质端面，这保证了激光介质间距能够自由的改变，且不会影响泵浦的效果，而能够灵活的改变激光介质间距给激光介质间层流流场的设计带来了极大的便利，既保持了多激光介质增益模块的集成化优点，又大幅降低了增益模块的设计难度且提高了性能。

所述的第一泵浦耦合模块、第二泵浦耦合模块的光源口径均为10mm×10mm~10mm×20mm，与激光介质口径相匹配，面均匀性大于90%，波长为805nm。

所述的第一反射镜、第二反射镜的通光口径均为20mm×20mm~20mm×35mm，对805nm激光的反射率大于99%，材料为光学玻璃。

所述的冷却液盒的通光口径为30mm×30mm~30mm×35mm，材料为光学玻璃，通光口镀805nm增透膜，透过率大于99.5%。

所述的激光介质的数量为10片~20片，厚度为2mm，掺杂浓度的范围为0.15at.%~0.70at.%，材料为掺钕氟化钇锂。

所述的冷却液的折射率与激光介质相匹配。

所述的反射镜为45°高反镜。

所述的冷却液盒的通光口径比激光介质口径大10mm~15mm。

所述的激光介质的通光口径为10mm×10mm~10mm×20mm。