[发明专利]一种基于函数掺杂的透明陶瓷板条泵浦装置

摘要

本发明涉及的基于函数掺杂的透明陶瓷板条泵浦装置，包括激光增益介质、泵浦源、激光谐振腔和冷却控温装置；本发明利用板条状透明陶瓷材料作为激光增益介质，采用上下表面大面积泵浦的泵浦方式增大泵浦面积、降低泵浦光整形难度以及提高最大泵浦功率；利用透明陶瓷材料可高浓度掺杂以及可函数掺杂的特点实现高功率泵浦以及透明陶瓷材料对泵浦光均匀吸收，从而减小透明陶瓷材料内部纵向热梯度、提高材料对泵浦光的吸收效率以及输出光束质量；与现有高功率板条激光器泵浦装置相比，本发明的泵浦装置具有泵浦面积大、泵浦光整形难度低以及激光增益介质内部热梯度小的特点，可实现高功率泵浦以及高平均功率、高光束质量与高效率的固体激光输出。

主权项

1.一种基于函数掺杂的透明陶瓷板条泵浦装置，其包括激光增益介质、泵浦源、激光谐振腔和冷却控温装置；其特征在于：所述激光增益介质为函数掺杂的透明陶瓷板条；所述透明陶瓷板条具有泵浦面和制冷散热面，所述制冷散热面置于所述冷却控温装置的制冷面上；所述泵浦源对准所述透明陶瓷板条的泵浦面进行泵浦、垂直于泵浦面传输，泵浦光在透明陶瓷板条中双程传输并被其吸收；所述的双程传输指的是：泵浦光在透明陶瓷板条中传输和吸收后在制冷散热面发生反射原路返回；透明陶瓷板条吸收泵浦光产生激光辐射；所述激光谐振腔由激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜组成，对光具有正反馈作用；所述激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜相对放置并分别位于所述透明陶瓷板条的左端面外侧和右端面外侧，透明陶瓷板条产生的激光辐射在所述激光谐振腔内形成谐振激光振荡；所述激光谐振腔A镜和激光谐振腔B镜分别由一支撑固定架进行支撑固定；所述透明陶瓷板条的函数掺杂为连续函数掺杂或者为离散函数掺杂；所述连续函数掺杂：其函数掺杂浓度函数为f(z)，所述其中z为泵浦光沿入射方向的入射深度，f(0)为z＝0时给定的透明陶瓷板条的泵浦面处的掺杂浓度初始值，α₀为1at.％掺杂浓度时透明陶瓷板条的吸收系数；所述离散函数掺杂：将陶瓷板条材料沿泵浦光入射方向分成平行于泵浦面的厚度为d_i的i层，i为2-1000正整数；第i层掺杂浓度为f_i；第i层厚度以及第i层掺杂浓度f_i的确定方法如下：第i层吸收系数α_i＝α₀f_i，第i层吸收功率其中为泵浦光入射至第i层时初始功率，P_in为陶瓷板条吸收的泵浦光功率；当各层吸收功率值变化率小于预先给定的设定值r₀时，实现透明陶瓷板条对泵浦光的均匀吸收；所述等式无解析解，利用计算机数值模拟解得到第i层厚度d_i以及第i层掺杂浓度f_i，第1层掺杂浓度f₀预先给定。