[实用新型]一种抑制放大自发辐射的片状激光放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及高重复频率、高能高功率激光放大器技术领域，具 体而言，涉及一种抑制放大自发辐射的片状激光放大器。

背景技术

能源危机是人类发展面临的共同挑战，惯性聚变能源(IFE)是公认的 安全、无碳、可持续发展的洁净能源。在激光聚变需求的牵引下，各国 先后建成了一系列大型高功率激光驱动器装置，如美国的国家点火装置 (NIF)、法国的兆焦耳装置(LMJ)以及我国的神光系列装置(SG)等。但是， 这些装置主要基于传统的氙灯泵浦片状钕玻璃，能量转换效率极低(约为 0.5％)，且基本都是单发运行，满足不了IFE对驱动器高效重复频率运行 的需求(重复频率在10Hz时大于10％)。随着二极管阵列的快速发展， 二极管泵浦的固体激光器(DPSSL)成为IFE驱动器的一条重要技术途径。 然而，放大自发辐射(ASE)仍然是影响效率的一个关键因素，尤其对 于大口径聚变级激光驱动器，这种消极的效应特别严重。因此，研究新 型的增益介质，采用有效ASE抑制技术，是发展重频、高能高功率激光 技术的核心。

当增益介质存在激发态粒子时，ASE是一个不可避免的过程，主要 来源于自发辐射的荧光在处于“激活状态”的增益介质中的传输放大。 ASE会消耗激光上能级的粒子数，降低储能效率，并破坏储能均匀性， 影响光束质量。控制介质的增益系数g₀和尺寸l的积是控制ASE的关键。 目前，在设计放大器时，为了有效抑制ASE，一般将增益长度积g₀l控 制在3以内，并且采用包边技术以进一步阻止寄生振荡的产生。对于聚 变级驱动器，需要兆焦耳量级的能量，为了控制系统的复杂度，需要控 制光束的总量，尽可能提高单束激光的能量输出。扩大增益介质的口径 或增加介质的总厚度是定标放大激光放大器的两种方法。然而，随着口 径的扩大，增益长度积g₀l也将随之增加，这将导致ASE效应更加严重。 另外，如果增加增益介质的总体厚度将会导致严重的非线性效应，降低 光束质量，甚至损坏光学元件，同时也对二极管阵列提出了更高的要求， 可能会减少泵浦耦合效率。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种抑制放大自 发辐射的片状激光放大器，该激光放大器有效地抑制高增益、大尺寸片 状增益介质中放大自发辐射和寄生振荡对效率的影响，使介质中的增益 能力达到理论水平，满足高能高功率激光器定标放大和运行的需求。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种抑制放大自发辐射的片状激光放大器，包括增益介质，所述增 益介质至少为2片，所述增益介质位于同一平面内，所述增益介质之间 固定有间隔层，所述间隔层材质与增益介质材质不同。

进一步，所述增益介质和间隔层的外侧设有包边。

进一步，所述增益介质为掺杂激光材料。掺杂激光材料是指能够应 用于激光器技术领域的掺杂材料。

进一步，所述增益介质沿纵向为均匀的或渐变的掺杂激光材料。

进一步，所述掺杂激光材料为掺杂激光晶体、掺杂激光玻璃或掺杂 激光陶瓷。

进一步，所述间隔层为掺杂激光材料，所述间隔层与所述增益介质 的基体相同，掺杂元素不同。

进一步，所述包边为掺杂激光材料，所述包边与所述间隔层的基体 相同，掺杂元素相同。

进一步，所述增益介质为掺镱钇铝石榴石晶体、掺镱钇铝石榴石陶 瓷或掺钕磷酸盐玻璃，所述间隔层为掺铬钇铝石榴石晶体、掺铬钇铝石 榴石陶瓷或掺氧化铜的磷酸盐玻璃。

进一步，所述片状激光放大器还包括耦合透镜组，所述耦合透镜组 平行于所述增益介质。

进一步，所述片状激光放大器还包括面阵二极管泵浦源，所述面阵 二极管泵浦源与所述增益介质平行，所述耦合透镜组位于增益介质和面 阵二极管泵浦源之间。

本实用新型的有益效果如下：

1、将多块激光增益介质键合或烧结为一块，并且采用间隔层，使 每个增益区域内的增益长度积g₀l控制在3以内，有效地抑制放大自发 辐射；

2、包边和间隔层采用与激光增益介质相同的基质材料，其折射率 可以和激光增益介质精确匹配，保证放大自发辐射的完全吸收，避免寄 生振荡的形成；