一种端面倾斜泵浦的平面波导激光放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是激光技术领域，尤其是一种端面倾斜栗浦的平面波导激光放大器。
【背景技术】
[0002]全固态激光器具有效率高、结构紧凑、性能稳定、输出光束质量好等诸多优点，在工业、军事、医疗和科研等方面有广泛应用。特别是在军事和工业加工方面，大功率全固态激光器有很好的应用前景。早期的全固态激光器的增益介质通常选用圆棒或者块状结构，但是在高功率栗浦下存在着严重的热透镜效应和双折射效应，这使增益介质产生很强的光学畸变，限制了高功率的输出功率。为了增大散热表面积，获得高功率的激光输出，从激光出现之初人们就在增益介质形态上做了很多尝试和创新工作，出现了板条、薄片、光纤和平面波导等结构。
[0003]典型的平面波导结构由三层均匀介质构成，中间的芯层折射率为叫，厚度为d，上下的包层的折射率分别为112和η 3，并且有ηι>η2> η 3，整体厚度为t，这种就是常见的单包层平面波导结构。所谓双包层平面波导，是指在单包层平面波导的上下包层外侧各有一个包层，靠近芯层的称为内包层，外侧的成为外包层。内包层厚度为D，其中包含芯层的厚度。在双包层结构中，有nPnPnynAnPrv在平面波导中，波导的宽度w远远大于厚度d，厚度一般为1~200 μπι，宽度为毫米或者厘米量级。
[0004]平面波导结构增益介质是指波导的芯层为掺有激活离子的激光基质，即掺杂区，也称为增益区，包层是无掺杂的激光基质，也可以是一定厚度的光学膜层。平面波导增益介质中，考虑到储能的大小，芯层厚度一般为10-400 μπι。平面波导结构增益介质通常使用大面冷却散热，理想情况下可以认为是一维方向散热。平面波导激光器通过提供热透镜效应的一维控制以及通过增加导波增益区的宽度和长度进行功率缩放，提供了介于大体积固体激光器和光纤激光器的中间条件。平板波导激光器综合块状固体激光和光纤激光的优点，同时避免两者的缺点:光纤激光的优点在于结构紧凑、效率高、废热导致的光束质量退化较小，缺点在于由于激光亮度极高，非线性效应直接限制最高输出功率；块状固体激光定标放大时则基本不存在非线性效应问题，缺点在于废热导致的光束质量退化严重，同时结构难以实现小型紧凑化。所以，平面波导是一种比较理想的大功率全固态激光器的增益介质结构。
[0005]主振荡-功率放大结构(ΜΟΡΑ)是一种常见的实现高功率高光束质量的激光器系统结构，采用高光束质量低功率的激光作为种子源，经过一级或者多级放大器容易实现高功率高光束质量的激光输出。由于其结构特点，平面波导激光放大器有非常高的增益，因此容易实现高效率激光输出，并且系统紧凑简单。
[0006]由于平面波导结构增益介质很难加工，国内平面波导激光器的研究比较少。2008年中国科学院上海光学精密机械研究所的徐剑秋等人在optics communicat1n上的报道了非对称包层的Nd:YAG波导谐振腔激光器。平面波导的几何尺寸为58mmX lOmmX 1mm，在底面上有3 μπι厚的蓝宝石膜层，形成YAG/Nd:YAG/Sapphire波导结构。此波导和下面的热沉之间用铟箔来保证紧密接触，以获得波导和热沉之间的均匀热接触。半导体激光器从两侧栗浦，发光面的大小为10mmX48mm，栗浦光发散角小于20°。使用焦距为50mm和20mm的柱透镜将栗浦光注入到波导当中，栗浦光与水平方向的倾角为5°。栗浦源在1kHz重复频率20%占空比的工作模式下，使用平平腔获得了最大310W的激光输出，使用正支非稳腔来提高光束质量，获得了 280W的激光输出，非波导方向上光束质量为M2=l.5。
[0007]2008年清华大学的康宏向等人在Laser Physics Letter上的报道了高效率的端面栗浦Nd:YAG平板波导激光器。平板波导的几何尺寸为12mmX5mmX 1mm，中心0.4mm的Nd:YAG增益区掺杂浓度为lat.%，上下的包层都是厚度为0.3mm的纯YAG。波导的一个端面镀1064nm高反膜和808nm高透膜，作为后腔镜，另一个端面镀1064nm高透膜和808nm高透膜，输出镜用平面镜。使用透过率2%的耦合输出镜时，最大获得了 2.90W的激光功率输出，光光效率为58%。
【发明内容】
[0008]本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种端面倾斜栗浦的平面波导激光放大器的技术方案，该方案无需使用分光镜即可实现高功率栗浦光的端面注入，易于获得高功率高光束质量激光放大输出。
[0009]本方案是通过如下技术措施来实现的:
一种端面倾斜栗浦的平面波导激光放大器，包括有栗浦源、栗浦耦合透镜组、种子源、隔离器、种子光耦合透镜组和平面波导激光增益介质；栗浦源发出的栗浦光经过栗浦耦合透镜组后倾斜射入增益介质端面；种子源发出的种子光依次经过隔离器和种子光耦合透镜组后正射入增益介质端面；栗浦源的发射波长在增益介质的吸收谱内；种子源的输出波长与增益介质的发射光谱峰相匹配。
[0010]作为本方案的优选:栗浦光倾斜射入的角度为10°至50°。
[0011]作为本方案的优选:栗浦源的数量为至少一个；栗浦源的位置为前端栗浦或者后端栗浦或者双端栗浦。
[0012]作为本方案的优选:增益介质为双包层平面波导结构；增益介质包括有芯层、内包层和外包层；芯层为增益区，芯层厚度为10-400 μπι;内包层为与芯层同基质的非掺杂材料，厚度为10-400 μπι ;外包层为体介质或光学膜层；增益区的两端键合有与内包层相同的材料；增益区为具有单一掺杂浓度的增益区或为多个掺杂浓度的增益区或为掺杂浓度渐变的增益区。
[0013]作为本方案的优选:栗浦耦合透镜组整形后的栗浦光在一个方向上为会聚光，并且在平面波导入口处的光斑大小小于平面波导内包层厚度；整形后的栗浦光在另一个方向上为平行光，平行光的方向为增益介质的非波导结构方向。
[0014]作为本方案的优选:经过种子光耦合透镜组整形后的种子光在一个方向上为会聚光，并且在芯层入口处的光斑大小小于芯层的厚度；种子光在另一个方向为平行光，平行光的光斑大小等于同方向的栗浦光的光斑大小，并且小于平面波导的宽度。
[0015]本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中于平面波导增益介质的结构特点，增益介质内有非常高的增益，易于实现高效率高功率的激光输出。一般的端面栗浦都要使用分光镜，而本方案的倾斜栗浦省去了这个元件，不仅能够提高芯层对栗浦光的吸收效率，而且还可以使用多个栗浦源双端栗浦，提高栗浦功率，系统结构简单紧凑。
[0016]由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
【附图说明】
[0017]图1为后端栗浦平面波导激光放大器的结构示意图。
[0018]图2为双端栗浦平面波导激光放大器的结构示意图。
[0019]图3为两个栗