[发明专利]一种基于波长可调隔板玻璃的激光放大器

说明书

本发明公开了一种基于波长可调隔板玻璃的激光放大器，由氙灯泵浦源、隔板玻璃、增益介质组成，其中，隔板玻璃表面附着一层光转换薄膜，该薄膜可将特定波段的氙灯光谱进行吸收，并转化为激光放大器增益介质可吸收的波长，从而提高氙灯光源的利用率和激光放大器的工作效率。本发明采用常规湿法制备工艺制备薄膜，能简单快捷地在不同形状的隔板玻璃表面实现薄膜的包裹，具有理想的经济效益；可针对增益介质进行光谱的调控，在滤除高能粒子辐射的同时可转换热辐射损失的光子供增益介质进行吸收，可有效调控激光放大器的腔内温度，提高激光放大器的工作效率。

技术领域

本发明属于激光放大器领域，具体涉及一种基于光转换隔板玻璃的激光放大器。

背景技术

激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，发射激光通常需要使用到激光放大器放大微小的信号，最终传输至激光器进行发射。在激光放大器中，泵浦激光放大器由于系统稳定可靠,寿命长,能量转换效率高,热效应小,输出光束特性良好、频率稳定、质量高等大量优点而获得广泛应用。尤其是大功率的板条激光放大器,在科研、军事、医疗等领域都发挥着重要作用。

氙灯泵浦式激光放大器主要由氙灯光源、隔板玻璃和增益介质组成，其功能是将输入端的高质量小能量激光放大到所需大能量。然而，目前氙灯泵浦式激光器仍存在许多难以克服的问题：首先，由于灯泵激光放大器不能在重频下工作，即工作一次后，需等待一定时间才能再工作一次，其工作频率较小；其次，传统的氙灯泵浦式激光器整体效率偏低，打靶都需要数小时来消除热畸变，不能满足惯性聚变电站在技术和经济方面必需的要求；最后，氙灯的发射波谱范围是190～1100nm，而传统增益介质只对特定波长具有峰值吸收，导致大部分氙灯的能量被迫转化为热能，对腔内光学原件造成热损伤。虽然在氙灯与增益介质之间加入隔板玻璃能有效降低光子的热辐射，但隔板玻璃无法提高氙灯固定波段的光谱。为了提高增益介质的光吸收率，势必得提高氙灯功率。但此措施又将带来更多的热辐射，延长冷却时间，限制放大器的工作效率。

因此，开发一种能实现光转换的隔板玻璃，有效利用不被增益介质吸收并最终转换为热辐射的氙灯光子能量，对提高激光放大器工作效率极为重要。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提高氙灯泵浦源的工作效率，在保证氙灯泵浦可靠稳定运行下增加特定波段的氙灯光谱强度，提高增益介质对氙灯光谱的利用效率，减少热辐射，最终提高激光放大器的工作效率。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于波长可调隔板玻璃的激光放大器，由外向里依次为氙灯泵浦源、隔板玻璃、增益介质，其特征在于：所述的隔板玻璃的表面包覆有光转换薄膜，该光转换薄膜用于吸收特定波段的氙灯光谱，并转换为激光放大器增益介质可吸收的波长，厚度为1～50nm。

作为优选，隔板玻璃表面通过喷涂或浸渍的方法将光转换薄膜制备于隔板玻璃表面。

作为优选，隔板玻璃表面喷涂光转换薄膜具体步骤包括，清洗隔板玻璃、紫外臭氧处理隔板玻璃表面增强玻璃附着性、隔板玻璃表面喷涂光转换溶液、热风干燥处理形成光转换薄膜，喷涂气压范围0.1～5MPa、流量范围0.01～0.5ml/min。

作为优选，隔板玻璃表面浸渍光转换薄膜具体步骤包括，清洗隔板玻璃、采用聚甲基丙烯酸甲酯(PVDF)的DMF溶液浸泡隔板玻璃、将隔板玻璃浸泡入光转换溶液中、采用热风干燥处理形成光转换薄膜；PVDF溶液浓度范围为0.1～5mg/ml，隔板玻璃提拉速度为1cm/min～20cm/min。

作为优选，光转换薄膜材料包括钙钛矿、II-VI族半导体、IV-VI族半导体、III-V族半导体、MOF中的一种或多种。