[发明专利]一种基于双碟片串接的激光多程放大器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，更具体地，涉及一种基于双碟片串接的激光多程放大器。

背景技术

碟片固体激光器是属于一种高端的高功率固体激光器，它与传统的固体激光器的本质区别就在于激光工作物质的形状，碟片激光器将不采用传统的棒状晶体而采用碟片晶体。碟片激光晶体的厚度为0.2mm～0.4mm，泵浦光从晶体正面入射，由于泵浦光对碟片激光晶体泵浦过程中，会产生大量的热，所以需要对晶体进行冷却，否则晶体容易破裂；冷却通常是在晶体背面实现，由于碟片晶体很薄，径厚比较大，因此碟片晶体冷却效果好，有利于获得高转换效率、高平均功率以及高光束质量的激光输出。

在保持泵浦功率密度不变的条件下，实现碟片激光器高光束质量激光输出有两种方法：一是增加泵浦光斑的面积，二是增加碟片串接的个数。由于自发辐射放大效应(Amplified Spontaneous Emission，ASE)限制，增加泵浦光斑面积的方法无法进一步提高输出激光能量。因此为了提高碟片固体激光器的输出功率和转换效率，泵浦光多程传输技术成为提高泵浦光的利用率，实现高光束质量、高转换效率激光输出的核心技术。公开号为CN101414728A的专利文献公开了一种基于对称共轭双抛物面反射镜的泵浦光多程传输方案，实现泵浦光斑的多次传输，从而提高转换效率和平均功率，获得高质量的激光输出。

然而该泵浦光多程传输系统，在高功率运行时存在三个主要缺点：

第一、该对称共轭双抛物面反射镜的泵浦光多程传输方案泵浦腔只由两个抛物面反射镜和一个碟片激光晶体组成，对泵浦光的吸收效率过低，导致激光上能级粒子数过少，无法实现高功率的激光输出。

第二、该对称共轭双抛物面反射镜的泵浦光多程传输方案中矫正镜的存在会增大激光的自发辐射效应，消耗过多上能级粒子数，降低整个系统的效率和输出激光的功率。

第三、采用双路泵浦的实施方案时，未被吸收的泵浦光最终从对应的入射孔出射，可能烧毁泵浦光发生器。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于双碟片串接的激光多程放大器，特别适用于高功率激光器的输出。

按照本发明的一个方面，提供了一种基于双碟片串接的激光多程放大器，该放大器包括抛物面反射镜系统，第一、第二碟片激光晶体；

所述抛物面反射镜系统包括依次设置的共轴第一、第二、第三以及第四抛物面反射镜，其中所述第一、第二抛物面反射镜共轭放置，所述第三、第四抛物面反射镜共轭放置；

所述第一、第二、第三以及第四抛物面反射镜中心处均镂空，所述第一抛物面反射镜以及所述第四抛物面反射镜的中心处镂空处分别设置第一碟片激光晶体以及第二碟片激光晶体；

所述第一抛物面反射镜上设置有泵浦光入射孔以及种子激光入射孔；

进一步地，所述第一碟片激光晶体(5)与光轴的夹角在[90°，135°]范围内可调整以及所述第二碟片激光晶体(6)与光轴的夹角在[45°，90°]范围内可调整；

进一步地，所述第一碟片激光晶体以及第二碟片激光晶体在其泵浦光入射的一面镀有高透膜，另外一面镀有全反膜；

通过本发明的放大器，可以实现对碟片激光晶体的多次泵浦，使碟片激光晶体上能级粒子数大量积累。种子激光从第一抛物面反射镜的种子激光入射孔入射，同样在第一、第二抛物面反射镜组成的谐振腔多次反射后再进入到第三、第四抛物面反射镜的谐振腔，每经过一次碟片激光晶体就会获取上能级粒子，得到种子激光的放大。

通过本发明的放大器，使激光通过双碟片多程泵浦放大器，增大激光的光程，从而抑制激光的自发辐射效应，达到提高输出激光的功率；另由于此系统中采用了双碟片泵浦，即提高了碟片激光晶体的等效厚度，从而泵浦光对碟片激光晶体的泵浦次数增大，增大碟片激光晶体对泵浦光的吸收效率，进一步提高了输出激光的功率。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)采用共轭设置的抛物面反射镜组的设计方案，降低了对泵浦的准直特性和光斑形状的要求，泵浦光准直系统的设计难度得以降低，泵浦光的注入功率更高。

(2)通过碟片激光晶体的角度控制，使得泵浦光得以在两个泵浦腔内多次反射，提高对了泵浦光的利用效率。

(3)由于本系统采用双碟片泵浦腔放大器，激光在两腔内传输的光程增大，抑制了激光的自发辐射效应，利于实现高功率、高效率、高光束质量的激光输出。

附图说明