专利名称：抑制像传递激光放大器中自激的装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置及其制造方法。
背景技术：
目前，在大能量行波放大激光器中，为了保证大能量种子光源放大的同时，去保证高光束质量的激光输出也是非常必要的，但是，由于该行波放大激光器的输出能量大，因此，为了保证系统的稳定输出，通常状态下会采用在激光器的激光放大腔内使用像传递技术将光学元件上的激光光斑进行扩束，进而保证系统的各级元器件均工作在稳定的阈值范围内，最终获得稳定输出。
不过，虽然上述方式可以获得稳定输出，但是其仍然存在缺陷，在该方式中，当光束充满整个增益介质的直径时，其很容易与前后的剩余反射光形成光路振荡，从而产生“自激”，该“自激”的产生不仅会破坏放大环节中的各个光学元器件，而且还会因为干扰到原先的光，而对输出的光束质量有非常大的影响。
由上述可见，且通过对“自激”产生的原因进行分析，该“自激”产生的主要影响因素有两方面，一方面是剩余放射的激光强度，该剩余反射与激光放大腔中的某一个镜面产生谐振，而输出激光；另一方面，则是因为剩余反射光斑重叠度过高，其会在激光放大腔内形成自激。
针对上述，目前行业从业人员对于“自激”的避免，通常是要求各元器件的增透膜的增透要求需达到99. 99%以上，如果实际应用中输出能量更高的部分则会提出更高要求， 并且还需要提高镀膜的要求；或者采用机械方式，对增益物质进行角度切割；或者在调试过程中将容易起谐振的环节进行斜角放置；进而去缓解“自激”的产生。
综上所述，虽然目前行业为了避免“自激”的产生采用了各种方式，且对“自激”的产生起到了环节作用，但是该些方式会导致光路倾斜，在批量化生产过程中无法保证一致性，故并不是避免“自激”的理想选择。发明内容
基于现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置及其制造方法，具有结构简单且实用性强的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置，包括腔体、第一与第二窗口片以及光束汇集器。所述腔体呈中空状；所述第一、第二窗口片分别装设于所述腔体两端；所述光束汇集器呈圆锥形，置设于腔体内且位于所述第一窗口片和所述第二窗口片之间，其中，所述光束汇集器的圆锥底部将腔体分割成第一腔体和第二腔体，所述光束汇集器的圆锥顶端设置小孔。
进一步地，第一窗口片和第二窗口片为聚光透镜。
进一步地，所述第二腔体为一真空腔。
进一步地，所述第二腔体的真空压强为io-4-io_5pa。
进一步地，所述圆锥形的锥角大于等于30°。
进一步地，所述小孔的尺寸满足Φ = 20X2. 44λ f/D，公式中，Φ表示小孔的直径，λ表示光波的波长，f表示第一窗口片或第二窗口片的焦距，D表示第一窗口片或第二窗口片上的光斑直径。
进一步地，所述光束汇集器上且与小孔相对的边为玻璃镜或玻璃框。
进一步地，所述小孔的材料为钼。
此外，本发明还提供一种抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置的制造方法，包括如下工序
形成中空状的腔体；
制作光束汇集器，呈圆锥形，放置于所述腔体中，其中所述圆锥形的底部垂直于所述腔体将所述腔体分割成第一腔体和第二腔体，所述圆锥形的顶部设置小孔；及
在所述腔体的两端分别装设第一窗口片与第二窗口片。
进一步地，所述制作光束汇集器的工序还包括将小孔朝向第二腔体，并将所述第二腔体抽为真空腔。
进一步地，将所述第二腔体内的压强保持在10_4-10_5!^之间。
进一步地，所述小孔的材料是钼片。
进一步地，所述小孔的材料是采用30 μ m的抛丸加工，加工完成后再进行煮黑工艺处理。
进一步地，所述圆锥形的锥角大于等于30°。
进一步地，所述小孔的尺寸满足Φ = 20X2. 44λ f/D，公式中，Φ表示小孔的直径，λ表示光波的波长，f表示第一窗口片或第二窗口片的焦距，D表示第一窗口片或第二窗口片上的光斑直径。
进一步地，所述光束汇集器的圆锥底部为玻璃镜或玻璃框。
进一步地，所述第一窗口片与所述第二窗口片为聚光透镜。
本发明所述的抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置及其制造方法具有以下优点
1)提高了激光放大器的输出功率和光斑模式质量；
2)不会导致光路倾斜，且适用于解决大能量像的激光器或者激光放大器中的自激问题。
图1为本发明实施方式中抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置的结构示意图。
图2为本发明实施方式中抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置制造方法流程图。
图3为本发明实施方式中抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置的光路图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施来对本发明所述的抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置及其制造方法作进一步的详细说明。
本发明所述一种激光放大器通过将少量被反射的光吸收掉，消除反射光返回，进而解决自激问题。
参见图1中所示，该所述抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置包括腔体10、第一窗口片11、第二窗口片12以及光束汇集器13。其中，所述腔体10呈中空状，且被光束汇集器13分割成第一腔体101和第二腔体102。所述第一窗口片11和所述第二窗口片12分别装设于腔体10的两端。所述光束汇集器13为置设于腔体10内，且位于第一窗口片11和第二窗口片12之间。
在实际应用中，第一窗口片11和第二窗口片12均为用以汇聚光的聚光透镜。所述光束汇集器13呈圆锥形，在该圆锥形光束汇集器13的顶端开设有小孔131，且该小孔131 孔间方向朝向激光器的增益介质部分。
此外，再参见图2中所示，其为制造本发明所述抑制大能量像传递激光放大器系统中产生自激的装置的方法流程图，该方法包括
在步骤S201中，形成中空状的腔体10。
在步骤S202中，制作圆锥形的光束汇集器13，并在所述圆锥形的顶部设置小孔 131。
在步骤S203中，将光束汇集器13放置于所述腔体10中，其中所述圆锥形的底部垂直于所述腔体10将所述腔体10分割成第一腔体101和第二腔体102，且将该小孔131朝向第二腔体102。
在步骤S204中，在所述腔体10的两端分别装设第一窗口片11与第二窗口片12。
在步骤S205，将第二腔体102抽成真空腔。
进一步，在本发明中，所述第二腔体102内的压强保持在10-4-10-5 之间。
实际应用时，所述小孔131采用的材料为钼片，该钼片是采用30 μ m的硬丸加工， 且在加工完成后再进行煮黑工艺处理而成。
此外，实际应用时，所述小孔131的尺寸大小与光波的波长有关系，一般为20倍的衍射线长度，且参照图3中所示，设计时，所述小孔131的尺寸满足Φ = 20X2. 44λ f/D，式中，Φ表示小孔的直径，λ表示光波的波长，f表示聚光透镜的焦距，D表示光斑的直径。
其中，所述f和D对应，如果采用第一窗口片11的焦距f，则D为第一窗口片11上的光斑直径，此外，对于同一个波长的光，第一窗口片11和第二窗口片12的f/D —般都是一样的。
另外，所述光束汇集器13上且与小孔131相对的边132为玻璃镜或者玻璃框，所述腔体10为通过上述玻璃镜或玻璃框而被分割成第一腔体101和第二腔体102，且具体应用时，所述第二腔体102为抽成真空，其压强为10-4-10-5Pa，从而可以在光束能量很大时， 去使得空气被电离，随后通过电离产生辐射再去反过来影响光束质量。
进一步地，实际应用时，所述圆锥形光束汇集器13的锥角至少为30度，且尤以30 度时为最佳，当激光通过第二窗口片12汇聚摄入进腔体10的第二腔体102中，可以保证剩余反射的光通过小孔131在光束汇集器13的内腔上的反射足够衰减能量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，包括 腔体，呈中空状；第一、第二窗口片，分别装设于所述腔体两端；以及光束汇集器，呈圆锥形，置设于所述腔体内且位于所述第一窗口片和所述第二窗口片之间，其中，所述光束汇集器的圆锥底部将所述腔体分割成第一腔体和第二腔体，所述光束汇集器的圆锥顶端设置小孔。
2.如权利要求1所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述第一窗口片与所述第二窗口片为聚光透镜。
3.如权利要求1所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述小孔朝向第二腔体，且所述第二腔体为真空腔。
4.如权利要求3所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述第二腔体内的压强为io-4-io_5pa。
5.如权利要求1所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述圆锥形的锥角大于等于30°。
6.如权利要求5所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述小孔的尺寸满足Φ = 20X2. 44 λ f/D，公式中，Φ表示所述小孔的直径，λ表示光波的波长，f 表示所述第一窗口片或所述第二窗口片的焦距，D表示所述第一窗口片或所述第二窗口片上的光斑直径。
7.如权利要求4所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述光束汇集器的圆锥底部为玻璃镜或玻璃框。
8.如权利要求1所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置，其特征在于，所述小孔的材料为钼。
9.一种抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，包括如下工序形成中空状的腔体；制作圆锥形的光束汇集器，放置于所述腔体中，其中所述圆锥形的底部垂直于所述腔体将所述腔体分割成第一腔体和第二腔体，所述圆锥形的顶部设置小孔；以及在所述腔体的两端分别装设第一窗口片与第二窗口片。
10.如权利要求9所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述制作光束汇集器的工序还包括将小孔朝向第二腔体，并将所述第二腔体抽为真空腔。
11.如权利要求10所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，将所述第二腔体内的压强保持在10-4-10’a之间。
12.如权利要求11所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述小孔的材料是钼片。
13.如权利要求12所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述小孔的材料是采用30 μ m的抛丸加工，加工完成后再进行煮黑工艺处理。
14.如权利要求13所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述圆锥形的锥角大于等于30°。
15.如权利要求14所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述小孔的尺寸满足Φ = 20X2. 44λ f/D，公式中，Φ表示小孔的直径，λ表示光波的波长，f表示第一窗口片或第二窗口片的焦距，D表示第一窗口片或第二窗口片上的光斑直径。
16.如权利要求9所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述光束汇集器的圆锥底部为玻璃镜或玻璃框。
17.如权利要求9所述的抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法，其特征在于，所述第一窗口片与所述第二窗口片为聚光透镜。
全文摘要
本发明公开了一种抑制像传递激光放大器中自激的装置，其可抑制放大腔体内的自激产生，且包括呈中空状的腔体；分别装设于腔体两端的第一窗口片和第二窗口片；以及置设于腔体内，且位于第一窗口片和第二窗口片之间，并将腔体分割成第一腔体和第二腔体的光束汇集器；其中，所述光束汇集器呈圆锥形，且在该圆锥形光束汇集器的顶端开设有小孔，所述第二腔体为真空腔体。本发明还公开了一种抑制像传递激光放大器中自激的装置的制造方法。本发明的优点在于在提高了激光放大器的输出功率同时和保证了光斑模式质量。
文档编号H01S3/13GK102545023SQ20111013808
公开日2012年7月4日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者张国新, 张晶, 樊仲维 申请人:北京国科世纪激光技术有限公司