专利名称：激光放大增益倍增器的制作方法
技术领域：
本发明的激光放大增益倍增器(以下简称倍增器)属于激光技术领域，用于各种激光放大器。
已有技术一、德国，格廷根大学的格兹.昆勒博士论文题为“激光等离子体超短伦琴辐射”(“UltrakurzeRoentgenblitzeauslaserinduziertenplasmen”，Dissertation，UniversitaetGoettingen，GroetzKühnle)中给出了两次通过放大介质的一种放大器。图3为其中部分光路，主要含有两个透镜10，四块反射镜11，放大器12，输入光束13。其实质是第一次放大为小孔径的光束，第二次再通过时，扩大了光束孔径。其光路安排中用了四个反射镜和两个正透镜(两透镜组成扩孔望远镜)。
二、中国科学院上海光学精密机械研究所徐至展等人题为“输出2.5J/20ps的高功率钕玻璃激光系统”(《光学学报》1991年，第11卷，第11期，第901页)一文中采用同轴双程放大器。图4是该放大器的一部分，主要含有两块偏振膜板2、5，放大增益介质8，1/4波片3和全反射镜9。
上述两种放大器有如下缺点1.第一种放大器中放大介质并没有全部被利用两次，介质中存储的能量并没有完全被利用，因而限制了获得更高的增益。光路又复杂，又需要扩束。
2.第二种放大器其结构决定它调试精度高，调整难度大，不适于广泛推广应用，特别是不适于非专业人员(如工业生产人员)使用。又因为这种放大器的光学元件都是分立式的，不利于仪器化、规范化。而且它不是圆偏振放大。
本发明的目的是为了克服上述不足，发明一种放大增益倍增器，可以用于任何激光放大器中，既能提高放大效率，实现增益倍增，又实现了圆偏振放大。而且将其仪器化，使用方便。
本激光放大增益倍增器，利用偏振膜和1/4波片的特性所构成。它含有镀有增透光学薄膜的窗膜板1、4、6，偏振膜板2、5，1/4波片7和盒体3，其具体结构是(如图1所示)盒体7侧壁上至少有三个窗口，镀有增透膜的窗膜板分别与窗口同心地装置于三个窗口1、4、6上。其中有二个窗口的中心，也是两窗口上窗膜板1、4的中心在一条垂直于两块窗膜板的直线上。在盒体7内，安排两条互相平行的光路，两光路的光轴在同一平面上，并两条光路的光轴距离为d(d的大小视所用放大器的几何尺寸大小而定)。其中一条光路的光轴与装在盒体上两块窗膜板1、4的中心连线相重合，我们称它为第一条光路。另一条光路的光轴与盒体上第三个窗口上的窗膜板6的中心法线重合，称为第二条光路。在第一条光路上置有偏振膜板2和1/4波片3。其中偏振膜板2的中心在第一条光路的光轴上，并且它的中心距窗膜板1的距离以调整方便为准，可选为1.5d，偏振膜板2的中心法线与第一条光路光轴之间有夹角A。1/4波片3置于偏振膜板2和窗膜板4之间，1/4波片与偏振膜板2的距离应以调整方便为准，如选d/2。1/4波片的中心法线与第一条光路光轴重合，其晶轴与偏振膜板2的入射面有一夹角B。第二条光路上置有一块偏振膜板5，其中心在第二条光路的光轴上，并且其中心法线与第二条光路光轴的夹角为A，同时中心法线与偏振膜板2、5两中心连线的夹角也为A。至此，两块偏振膜板2、5彼此平行，并且过中心的法线在同一个平面内。
上面所述的窗膜板1、4、6，是双面镀有对于所选用激光波长的增透膜，透过率T自然是越高越好，最好T≥98%，其基片可以是圆形或方形。两偏振膜板2、5对于偏振方向垂直于入射面的偏振光其反射率Rs应选最高的，最好Rs≥98.5%，而对于平行入射面的偏振光其透过率Tp也是最高的好，最好是Tp≥98.5%。夹角A最好是在57°～60°之间。1/4波片3其消光比最好高于1∶20，其晶轴与偏振膜板2的入射面之间的夹角B，最好是45°。
本发明的倍增器有如下优点<1>利用本发明的倍增器，可以获得倍增的放大增益，可使放大增益从eβL(其中L为放大器增益介质的长)增加到eβ·2L＝(eβL)2;
<2>本发明的增益倍增器，合理地安排了各个元件，如偏振膜板、1/4波片等，实现了圆偏振光的放大，有利于引出更多的能量;
<3>本发明的增益倍增器所有元件均装在盒体7内，做成规范的单元仪器，使用方便，操作简单;
<4>因为在使用本增益倍增器时等于增加了一级放大器，所以，它既提高了输出能量又节约了原泵浦能量，既节约了增加放大器设备的经费，又缩小了放大级的体积;
<5>本发明可以用于各种激光器，可以用于气体激光放大器，如二氧化碳、准分子等放大器;或用于固体激光放大器，如YAG激光放大器，钕玻璃激光放大器等;或用于染料激光放大器。
图1为本发明激光放大增益倍增器结构示意图。图中箭头为一种偏振方向对应的光束走动方向。图中字母d为两条光路光轴的距离;
图2为本发明的激光放大增益倍增器置于激光放大器光路中示意图。图中标出的2a表示光的偏振方向与入射面平行时光的走向，而2b为光的偏振方向与入射面垂直时光的走向。
图3为已有技术一中的附图扩孔双程放大光路图(部分)。
图4为已有技术二中附图，同轴双程放大光路图(部分)。
实施例1将本发明的倍增器(如图1所示)，放入放大增益介质(以下简称放大器)8的前面如图2所示，即插入放大器8的输入端。为图2中所示的偏振方向2a所表示，让光束(为线偏振光)由窗口1进入倍增器，经1/4波片后，成圆偏振光经窗口4出射，仍走放大器8的原光路，经放大器8第一次放大，在放大器8的输出端有一个全反射镜9，光束从反射镜9再反回，经放大器8第二次放大，由窗口4进入倍增器，在此，重新成线偏振，走第二条光路(如2a所表示的方向)经过窗口6出射。
对于放大器8为YAG激光放大器时，d＝10厘米，窗膜板选用透过率T＝98%，夹角A＝58°±1°时，Tp＝98.5%，Rs＝1-Ts＝98.5%，可将100μJ的脉冲激光能量放大到500μJ的放大器变为100μJ脉冲激光能量放大到2500μJ或2.5mJ。
实施例2倍增器的条件同实施例1，只是被放大偏振光束的偏振方向为图2中2b所表示的走向，光的入射窗口应选择窗6。经过两次放大后，激光由窗口1输出，仍然可使原5倍放大的增益，倍增到25倍。
权利要求
1.一种属于激光技术领域内激光放大增益倍频器，含有偏振膜板和1/4波片，其特征在于有一盒体7，在其侧壁上至少有三个装有窗膜板的窗口1、4、6，在盒体7内有两条光轴在同一平面上相互平行的相距为d的光路，第一条光路的光轴与两窗膜板1、4中心连线相重合，第二条光路与第三个窗膜板6的中心法线相重合；第一条光路上，两块窗膜板之间置有一偏振膜板2，偏振膜板2的中心在第一条光路光轴上，其中心法线与第一条光路光轴有一夹角A，在偏振膜板2与窗膜板4之间的光路上，置有一块1/4波片3，1/4波片3的中心法线与第一条光路光轴重合，并1/4波片的晶轴与偏振膜板2的入射面成夹角B；第二条光路上置有一块偏振膜板5，其中心在第二条光路光轴上，并它的中心法线与第二条光路光轴夹角和与两块偏振膜板2和5的中心连心之间的夹角均为A。
2.根据权利权利要求1所述的一种激光放大增益倍增器，其特征在于窗膜板1、4、6是双面镀有对于所选用激光波长的增透膜，最好透过率T≥98%。
3.根据权利要求1所述的一种激光放大增益倍增器，其特征在于偏振膜板2的中心法线与第一条光路光轴的夹角A，偏振膜板5的中心法线与第二条光路光轴的夹角A和偏振膜板5中心法线与两偏振膜板2、5的中心连线夹角A最好在57°～60°之间。
4.根据权利要求1所述的一种激光放大增益倍增器，其特征在于偏振膜板2和5对于垂直入射面的偏振光的反射率Rs最好是Rs≥98.5%，而对于平行入射面的偏振光透过率Tp最好是Tp≥98.5%。
5.根据权利要求1所述的一种激光放大增益倍增器，其特征在于置于第一条光路上的偏振膜板2与窗膜板4之间的1/4波片消光比高于1∶20。其1/4波片的晶轴与偏振膜板2入射面的夹角B最好为45°。
全文摘要
本发明是一种激光放大增益倍增器，主要结构为一侧壁上至少有三个窗口的盒体，盒体的窗口上均装有镀有增透膜的窗膜板，盒体内有相互平行的在同一平面上的两条光路，在一条光路上置有一偏振膜板和一1/4波片，在另一条光路上置有一偏振膜板，两条光路上的偏振膜板相互平行。本发明的倍增器具有仪器化、规范化，节约能量，使原有放大器的增益由e
文档编号G02B27/10GK1081258SQ9210849
公开日1994年1月26日 申请日期1992年7月13日 优先权日1992年7月13日
发明者沈桂荣, 欧阳斌, 林礼煌, 陆海鹤 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所