[发明专利]一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法及激光放大器增益介质

权利要求书

1.一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置激光放大器晶体各段的退偏值相等，则根据退偏值和种子光经过晶体的相位差之间的关系确定种子光经过晶体各段的相位差相等；

根据热传导方程计算获取激光放大器在对种子光放大时，种子光通过泵浦光区域时对应的晶体各段相位差；

根据种子光经过晶体各段的相位差相等，设置使得种子光通过泵浦光区域时对应的晶体各段相位差相等；

设置晶体第一段的吸收系数和晶体各段长度，利用仿真软件迭代求解获得晶体各段的吸收系数；

根据吸收系数和浓度梯度的关系计算获取晶体各段的浓度梯度。

2.根据权利要求1所述的一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法，其特征在于，退偏值和种子光经过晶体的相位差之间的关系表示为：

式中，D_pol表示退偏值；r_a表示种子光半径；θ表示种子光各个角度，角度从0到2π；ψ(r)表示种子光经过晶体的相位差。

3.根据权利要求1所述的一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法，其特征在于，所述种子光通过泵浦光区域时对应的晶体各段相位差表示为：

式中，ψ₁(r)表示种子光经过晶体第一段的相位差；ψ_i(r)表示种子光经过晶体第i段的相位差；r表示种子光半径；λ_s表示种子光波长；L₁表示晶体第一段长度；L_i表示晶体第i段长度与晶体前面各段的总长度；n₀表示晶体折射率；p₁₁、p₁₂、p₄₄是弹性光学系数；P表示泵浦功率；η_h表示热负荷；α_T表示线性膨胀系数；ν表示泊松比；α₁表示晶体第一段的吸收系数；α_i表示晶体第i段的吸收系数；Kc表示热导率；z表示晶体各个位置；ω_p表示泵浦光半径；Rc表示晶体半径；r＞ω_p；l_k表示晶体第k段长度。

4.根据权利要求3所述的一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法，其特征在于，设置使得种子光通过泵浦光区域时对应的晶体各段相位差相等表示为：

5.根据权利要求1所述的一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法，其特征在于，所述晶体各段长度设置为相等或不相等。

6.根据权利要求1所述的一种激光放大器增益介质的浓度梯度设计方法，其特征在于，所述仿真软件为matlab仿真软件。

7.一种激光放大器增益介质，所述增益介质为激光晶体，其特征在于，所述激光晶体的浓度梯度按照如权利要求1-6中任一项所述的浓度梯度设计方法确定。