一种抑制放大自发辐射的片状激光放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及尚重复频率、尚能尚功率激光放大器技术领域，具体而目，涉及一种抑 制放大自发辐射的片状激光放大器。
【背景技术】
[0002] 能源危机是人类发展面临的共同挑战，惯性聚变能源（IFE)是公认的安全、无碳、 可持续发展的洁净能源。在激光聚变需求的牵引下，各国先后建成了一系列大型高功率激 光驱动器装置，如美国的国家点火装置（NIF)、法国的兆焦耳装置（LMJ)以及我国的神光 系列装置（SG)等。但是，这些装置主要基于传统的氙灯栗浦片状钕玻璃，能量转换效率极 低（约为0.5% )，且基本都是单发运行，满足不了 IFE对驱动器高效重复频率运行的需求 (重复频率在10Hz时大于10% )。随着二极管阵列的快速发展，二极管栗浦的固体激光器 (DPSSL)成为IFE驱动器的一条重要技术途径。然而，放大自发辐射（ASE)仍然是影响效率 的一个关键因素，尤其对于大口径聚变级激光驱动器，这种消极的效应特别严重。因此，研 究新型的增益介质，采用有效ASE抑制技术，是发展重频、高能高功率激光技术的核心。
[0003] 当增益介质存在激发态粒子时，ASE是一个不可避免的过程，主要来源于自发辐射 的荧光在处于"激活状态"的增益介质中的传输放大。ASE会消耗激光上能级的粒子数，降 低储能效率，并破坏储能均匀性，影响光束质量。控制介质的增益系数^和尺寸1的积是 控制ASE的关键。目前，在设计放大器时，为了有效抑制ASE，一般将增益长度积g(]l控制在 3以内，并且采用包边技术以进一步阻止寄生振荡的产生。对于聚变级驱动器，需要兆焦耳 量级的能量，为了控制系统的复杂度，需要控制光束的总量，尽可能提高单束激光的能量输 出。扩大增益介质的口径或增加介质的总厚度是定标放大激光放大器的两种方法。然而， 随着口径的扩大，增益长度积也将随之增加，这将导致ASE效应更加严重。另外，如果 增加增益介质的总体厚度将会导致严重的非线性效应，降低光束质量，甚至损坏光学元件， 同时也对二极管阵列提出了更高的要求，可能会减少栗浦耦合效率。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种抑制放大自发辐射的片状激光 放大器，该激光放大器有效地抑制高增益、大尺寸片状增益介质中放大自发辐射和寄生振 荡对效率的影响，使介质中的增益能力达到理论水平，满足高能高功率激光器定标放大和 运行的需求。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0006] -种抑制放大自发辐射的片状激光放大器，包括增益介质，所述增益介质至少为2 片，所述增益介质位于同一平面内，所述增益介质之间固定有间隔层，所述间隔层材质与增 益介质材质不同。
[0007] 进一步，所述增益介质和间隔层的外侧设有包边。
[0008] 进一步，所述增益介质为掺杂激光材料。掺杂激光材料是指能够应用于激光器技 术领域的掺杂材料。
[0009] 进一步，所述增益介质沿纵向为均匀的或渐变的掺杂激光材料。
[0010] 进一步，所述掺杂激光材料为掺杂激光晶体、掺杂激光玻璃或掺杂激光陶瓷。
[0011] 进一步，所述间隔层为掺杂激光材料，所述间隔层与所述增益介质的基体相同，掺 杂元素不同。
[0012] 进一步，所述包边为掺杂激光材料，所述包边与所述间隔层的基体相同，掺杂元素 相同。
[0013] 进一步，所述增益介质为掺镱钇铝石榴石晶体、掺镱钇铝石榴石陶瓷或掺钕磷酸 盐玻璃，所述间隔层为掺铬钇铝石榴石晶体、掺铬钇铝石榴石陶瓷或掺氧化铜的磷酸盐玻 璃。
[0014] 进一步，所述片状激光放大器还包括耦合透镜组，所述耦合透镜组平行于所述增 益介质。
[0015] 进一步，所述片状激光放大器还包括面阵二极管栗浦源，所述面阵二极管栗浦源 与所述增益介质平行，所述耦合透镜组位于增益介质和面阵二极管栗浦源之间。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017] 1、将多块激光增益介质键合或烧结为一块，并且采用间隔层，使每个增益区域内 的增益长度积控制在3以内，有效地抑制放大自发辐射；
[0018] 2、包边和间隔层采用与激光增益介质相同的基质材料，其折射率可以和激光增益 介质精确匹配，保证放大自发辐射的完全吸收，避免寄生振荡的形成；
[0019] 3、通过优化包边和间隔层中的掺杂浓度、吸收系数和宽度可使介质中的热沉积更 加均匀，有利于介质长时间稳定运行；
[0020] 4、本发明结合激光陶瓷或玻璃技术，简化工艺，适合批量生产，保证产品的一致 性。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的增益介质、间隔层和包边连接结构示意图；
[0022] 图2为本发明的激光放大器整体结构示意图。
[0023] 图中：1一增益介质，2-间隔层，3-包边，4一面阵二极管栗浦源，5-耦合透镜组， 6-双色镜，7-冷却热沉，8-冷却热沉。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对 本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在 没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0025] 实施例一：
[0026] 如图1和图2所示，一种抑制放大自发辐射的片状激光放大器，包括增益介质1、耦 合透镜组5、面阵二极管栗浦源4、双色镜6、冷却热沉7、冷却热沉8和种子光源（图中未示 出），由于种子光源和冷却热沉为激光放大器中通用技术或元件，所以在此不再详述。所述 增益介质1至少为2片，所述增益介质1位于同一平面内，所述增益介质1之间固定有间隔 层2,所述间隔层2材质与增益介质1材质不同，所述增益介质1为掺杂激光材料，所述间隔 层2也为掺杂激光材料，所述间隔层2与所述增益介质1的基体相同，掺杂元素不同，所述 增益介质1和间隔层2的外侧设有包边3,所述包边3为掺杂激光材料，所述包边3与所述 间隔层2的基体相同，掺杂元素相同。包边3和间隔层2采用与激光增益介质1相同的基 质材料，其折射率可以和激光增益介质1精确匹配，保证放大自发辐射的完全吸收，避免寄 生振荡的形成。所述增益介质1沿纵向为均匀的或渐变的掺杂激光材料。通过优化包边3 和间隔层2中的掺杂浓度、吸收系数和宽度可使增益介质1中的热沉积更加均匀，有利于增 益介质1长时间稳定运行。面阵二极管栗浦源4、耦合透镜组5、双色镜6和增益介质1依 次排列，所述耦合透镜组5平行于所述增益介质1，所述面阵二极管栗浦源4与所述增益介 质1平行，所述双色镜6与增益介质1的夹角为45°。
[0027] 所述掺杂激光材料为掺杂激光晶体、掺杂激光玻璃或掺杂激光陶瓷。优选地，所述 增益介质1为掺镱