[发明专利]一种高重频大能量纳秒级脉冲激光器及其使用方法

权利要求书

1.一种高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于，包括：两个泵浦激光器、激光增益池、电光调Q装置和非稳定谐振腔；所述非稳定谐振腔由凹面反射镜、凸面反射镜和刮刀镜组成；所述电光调Q装置由薄膜偏振片、普克尔盒、λ/4波片组成；

将激光增益池内的振荡激光的通光方向定义为x轴方向，泵浦光的通光方向定义为y轴方向，根据右手法则判定z轴的方向；

所述激光增益池内的增益介质沿x轴排列，所述两个泵浦激光器平行相对设置于激光增益池的两侧，与激光增益池内的增益介质排列方向垂直，即沿y轴方向；沿x轴方向，依次设置有凹面反射镜、激光增益池、刮刀镜、薄膜偏振片、普克尔盒、λ/4波片和凸面反射镜或沿x轴方向，依次设置有凹面反射镜、激光增益池、刮刀镜、薄膜偏振片，在薄膜偏振片后，沿y轴方向，依次设置有普克尔盒、λ/4波片和凸面反射镜；所述凹面反射镜的凹面面向激光增益池，所述凸面反射镜的凸面面向λ/4波片；

所述泵浦激光器输出的泵浦激光光束从激光增益池的增益介质端面，即xz面泵浦，透射至激光增益介质内，为激光的形成提供增益，激光在由凹面反射镜、凸面反射镜和刮刀镜组成的非稳定谐振腔中振荡，并通过电光调Q装置进行脉冲调制，最后脉冲激光从刮刀镜输出。

2.根据权利要求1所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述泵浦激光器为二极管激光面阵，采用双面对泵准连续运行方式，泵浦重复频率≥200Hz，单面阵泵浦平均功率10kW，输出中心波长为808nm或者940nm，光谱半高宽3nm。

3.根据权利要求1所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述激光增益池为可输出激光光斑口径大于30mm×30mm的增益模块，所述激光增益池采用浸入式液冷的固体激光技术，将激光增益介质浸没在高透过率冷却液体中，泵浦光从激光增益介质xz端面泵浦，激光从激光增益介质yz面通过。

4.根据权利要求3所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述激光增益介质为平行排列的晶体、玻璃或陶瓷片。

5.根据权利要求1所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述非稳定谐振腔为凹面反射镜、凸面反射镜和刮刀镜组成的正支非稳凹凸腔结构，提供一往返光路，以使激光在谐振腔内发生振荡并输出激光；所述凹面反射镜和凸面反射镜的曲面均镀有对振荡激光的高反介质膜，对激光波长的反射率大于99.8%；所述刮刀镜为镀有对振荡激光的高反介质膜；所述刮刀镜与激光光轴呈45°或者30°设置，对激光波长的反射率大于99.8%。

6.根据权利要求1所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述电光调Q装置结构可以为偏振片透射式电光调Q或者偏振片反射式电光调Q；所述薄膜偏振片与激光光轴呈为45°或者55.6°设置；所述薄膜偏振片的激光入射面镀有对振荡激光垂直偏振态的高反介质膜，对激光波长的反射率大于99.8%，薄膜偏振片的双面镀有对振荡激光水平偏振态的高透介质膜，对激光波长的透过率大于99.5%。

7.根据权利要求6所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述普克尔盒为口径大于30mm×30mm的磷酸二氘钾（KD^*P）晶体。

8.根据权利要求1所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述高重频大能量纳秒级激光器，输出波长为1064nm或者1030nm。

9.根据权利要求1所述的高重频大能量纳秒级脉冲激光器，其特征在于：所述非稳定谐振腔的放大率为2，普克尔盒晶体的通光口径为30mm×30mm时，输出光斑为外方为60mm×60mm，内方为30mm×30mm的环状空心光斑，单脉冲能量≥20J，重复频率≥200Hz。