[发明专利]复合结构激光增益介质的制备方法及装置

说明书

本发明公开了一种复合结构激光增益介质的制备方法及装置，其中制备方法包括如下步骤：设计步骤，根据待制备的复合结构激光增益介质的功能，设计所述激光增益介质所具有的若干功能区域，并确定所述复合结构激光增益介质中每层料层的参数；铺料步骤，按照所述每层料层的参数铺放相应的预制料，层层铺设各料层后形成若干预设形状的功能区域，获得具有若干功能区域的素坯；以及烧制步骤，对所述素坯进行烧结，获得复合结构激光增益介质。本发明中的复合结构激光增益介质的制备方法，制备成本低且成品率高，并且能够对激光增益介质内部结构进行精确控制，为其带来广阔的设计空间，可大幅提升介质储能能力、主动补偿波前畸变。

技术领域

本发明涉及激光应用技术领域，尤其涉及一种复合结构激光增益介质的制备方法及装置。

背景技术

全固态高功率高光束质量激光在科研、医疗、通讯等领域有着广阔的应用前景，因而成为当前激光技术领域的研究热点之一。作为激光增益介质的块状固体激光在进行激光放大时，会由于废热而发生使激光产生光弹效应、热光效应、热形变等现象，使激光光束质量退化，同时限制了输出功率的提高。为使激光器持续稳定高性能运转，必须及时带走这些废热。相应的改进和创新主要是在增益介质结构的变化和冷却方式的改变上。多年来，人们试图从提高换热效率、优化装夹方式等多个角度来抑制固体激光器的热效应，但通过这些被动方式带来的性能提升已经接近技术极限。科研工作者们将研究目光聚向复合结构激光增益介质对热性能改善研究上，通过介质内部结构的设计，控制和优化增益介质内部的产热分布，相比传统体掺杂增益介质产热均匀度和冷却效率大大提高，可大幅提高介质的激光输出能力。

然而传统的固体激光增益介质多选用晶体材料，大尺寸晶体毛坯的生长通常采用外延法，这种方法只能获得包含同种组份的毛坯，其复合结构的加工需要借助材料键合工艺，在复杂的复合结构的制备上具有极大的技术困难、极高的加工成本以及极低的成品率。另外，在现有技术中的激光陶瓷，其传统陶瓷制备工艺很难实现激光介质内部结构的精确可控，因而难以得到理想的产热分布。

发明内容

本发明实施例提供一种复合结构激光增益介质的制备方法及装置，用以解决现有技术制备复合结构的激光增益介质时存在的制备困难、成品率低的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种复合结构激光增益介质的制备方法，所述方法包括如下步骤：

根据待制备的激光增益介质的功能，设计所述激光增益介质所具有的若干功能区域，并确定所述激光增益介质中每层料层的参数；

按照所述每层料层的参数铺放相应的预制料，层层铺设各料层后形成若干预设形状的功能区域，获得具有若干功能区域的素坯；

对所述素坯进行烧结，获得复合结构的激光增益介质。

可选的，所述料层的参数包括以下一种或几种：料层中预制料的种类、各种预制料铺设的位置、各种预制料铺设的面积和各种预制料铺设的形状。

可选的，所述方法还包括对铺设的各料层的表面进行整平处理。

可选的，所述预制料包括粉料或浆料。

可选的，当所述预制料为粉料时，所述方法还包括对铺放的预制料进行压制处理。

可选的，当所述预制料为浆料时，所述方法还包括对铺放的所述预制料进行固化处理。

可选的，所述若干功能区域中的至少两个功能区域中的预制料的组分不同。

可选的，所述若干功能区域中的至少两个功能区域的预制料中，针对同一种组分的掺杂率不相同。第二方面，本发明实施例提供一种复合结构激光增益介质的制备装置，包括：

设计单元，用于根据待制备的激光增益介质的功能，设计所述激光增益介质所具有的若干功能区域，并确定所述激光增益介质中每层料层的参数；