[发明专利]一种再生放大器

说明书

本发明涉及激光技术领域，提供了一种再生放大器，包括泵浦组件以及再生放大腔，再生放大腔内设有增益介质、空心光纤组件以及声光开关；空心光纤组件，用于延长所述再生放大腔内的总光程并供种子光于其内传导；泵浦组件，用于为所述增益介质提供能量；增益介质，用于储存所述泵浦组件提供的能量并供所述种子光提取；声光开关，用于将种子光注入到所述再生放大腔内并将提取了增益介质中能量的种子光导出再生放大腔外。本发明通过采用空心光纤组件来延长再生放大腔内的总光程，使得激光脉冲在腔内传输一周所需的时间在50ns以上，便于声光开关有足够的效率和响应时间开关一个光束直径为0.3mm以上的激光脉冲，降低了声光开关的要求，节省了成本，便于维护。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体为一种再生放大器。

背景技术

脉冲能量为几十μJ(微焦耳)到mJ(豪焦耳)、重复频率为几十kHz(千赫兹)到几MHz(兆赫兹)、脉冲宽度为皮秒到几纳秒的高功率脉冲激光能满足对许多材料的精细加工需求，可被广泛应用于激光切割、雕刻、划线以及打标等领域。皮秒激光还可应用于脆性材料的精细加工。由于由增益开关或锁模激光器直接产生的脉冲(脉宽为1纳秒或更短的情况)能量一般都较低，不能直接用于激光加工。

再生放大技术可用来放大产生于上述振荡器的光脉冲，从而获得性能优良、能量达几十μJ(微焦耳)到mJ(豪焦耳)的激光脉冲。再生放大器通过主动开关控制激光种子信号的注入和导出，同时对再生腔的损耗进行控制。工作过程主要包括泵浦、种子光的注入、种子光的多次放大和被放大种子光的导出四个阶段。在泵浦阶段，由于声光调制器处于高衍射状态，再生腔处于高损耗状态，再生腔內没有或者只有很弱的激光振荡，腔内的增益介质得到持续的泵浦并产生粒子数反转，能量被储存在增益介质中。种子光的注入由电光或声光开关完成。种子光注入后，再生腔即进入低损耗状态，种子光在再生腔内多次通过增益介质并提取能量、得到放大。当被放大脉冲在腔内达到能量最大值时，再生腔又反转为高损耗状态，被放大的光脉冲由光开关导出到再生放大器光腔外。

传统的再生放大器通常使用普克尔盒(Pockel cell)或布拉格盒(Bragg cell)作为把种子光注入和导出放大腔的光开关。由于传统再生放大腔的腔长一般只有1到2米长，光脉冲在腔内来回一次的时间仅仅为10纳秒左右，所以光开关的开、关和激光脉冲的注入和导出过程也必须短于10纳秒。普克尔盒能满足上述要求，但普克尔盒和普克尔盒驱动器的造价高，且器件一般工作在几千伏的高电压，这对可靠性和工业应用来说是一个很大的不利因素。布拉格盒及其驱动器价格较低，但布拉格盒利用声光效应作为关光，超声波在声光晶体中的传播速度约为6公里/小时，开关时间和光束直径的关系约为160ns/mm，所以布拉格盒一般只能用于细光束(例如光束直径为50μm)的再生放大。因为声光晶体的损伤阈值有限，细光束限制了以布拉格盒为开关元件的再生放大器能产生的最高脉冲能量。另外，布拉格盒也是声光调制器家族中调光和维护不便的一类器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种再生放大器，通过采用空心光纤组件来延长再生放大腔内的总光程，使得激光脉冲在腔内传输一周所需的时间在50ns以上，便于声光开关有足够的效率和响应时间来开关一个光束直径为0.3mm以上的激光脉冲，降低了声光开关的要求，节省了成本，便于维护。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种再生放大器，包括泵浦组件以及再生放大腔，所述再生放大腔内设有增益介质、空心光纤组件以及声光开关；

所述空心光纤组件，用于延长所述再生放大腔内的总光程并供种子光于其内传导；

所述泵浦组件，用于为所述增益介质提供能量；

所述增益介质，用于储存所述泵浦组件提供的能量并供所述种子光提取；

所述声光开关，用于将种子光注入到所述再生放大腔内并将提取了所述增益介质中能量的种子光导出所述再生放大腔外。