一种抑制掠入射板条增益介质内部寄生振荡的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抑制掠入射板条激光增益介质内部寄生振荡方法，该方法可以有效地抑制这种结构增益介质的寄生振荡，提高增益介质储能和增益，降低系统的放大的自发辐射(ASE)，提高输出光脉冲能量。属于激光技术领域。
【背景技术】
[0002]目前大功率固体激光器、激光放大器广泛应用于工业生产、军事武器、科学研究等诸多领域。固体激光器的增益介质多以块状或板条等形式出现，尤其是掠入射板条增益介质，其增益高、几何外形规则，容易产生较强的寄生振荡。在激光放大器中寄生振荡的存在使得种子光在到达之前就消耗了大量的反转粒子数，降低了增益介质的峰值增益和存取效率;在激光振荡器中寄生振荡使得增益介质内储能降低，提高了激光的输出阈值。如果寄生振荡在光路中传播并被不断放大则形成了放大的自发辐射(ASE)，ASE又会使激光的光束质量、光束对比度下降，对脉冲的时间特性产生影响等。因此对寄生振荡的消除有着重要的意义。
[0003]通常抑制掠入射板条增益介质内寄生振荡的方法有:将平行的晶体通光面切出一定的角度，并镀高透膜来避免晶体的端面间产生振荡;对晶体的非工作面进行打毛处理，通过散射作用来抑制寄生振荡。但是无论切角还是打毛处理，只是改变了寄生振荡光的传播方向，在高增益下，即便是散射光也会形成较为强烈的寄生振荡，消耗晶体储能或是形成ASE0
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种利用介质吸收的方法，抑制掠入射板条增益介质内部的寄生振荡。该方法简单，适用范围广，并且有着很好的对寄生振荡的抑制效果。
[0005]本发明采用了如下的技术方案为一种抑制掠入射板条增益介质内部寄生振荡的方法，在掠入射板条的三个非通光表面，镀上一层介质材料，并使该介质材料对于增益介质的寄生振荡呈现出吸收特性。
[000?]对于不同的激光介质，应镀上不同的介质材料，所述介质材料为Nd: YAG或Nd:YVO4,利用溅射法镀以一定厚度的金属锗(Ge)在增益介质的表面上。
[0007]因为则:￥六6、制:￥￥04的寄生振荡波长在106411111附近，而且金属锗对106411111的光有着很好的吸收特性。板条晶体包含有六个面，每个面上的反射或散射都会增强晶体内的寄生振荡，因此在除了栗浦面和通光面的其他所有面上镀上吸收介质，切断寄生振荡回路，以达到吸收效果;但晶体的冷却面要和金属热沉进行热交换，所以仅在晶体增益最大处镀锗，冷却面的吸收层不铺满整个冷却面，使其与散热器良好接触，保证散热效果。
【附图说明】
[0008]图1.1镀锗板条晶体轴测图。[0009 ]图1.2镀锗板条晶体主视图。
[0010]图1.3镀锗板条晶体俯视图。
[0011]图1.4镀锗板条晶体左视图。
[0012]图1.5为另外一个实施例的不意图。
[0013]图2构成激光器的结构。
[0014]图3为板条晶体内部的光束振荡图，其中，(a)自发辐射在晶体内部水平方向的振荡；(b)自发辐射在晶体内部竖直方向的振荡。
[0015]图4镀锗与非镀锗Nd= YAG模块自由振荡输出脉冲能量E随栗浦电流I规律。
[0016]图5镀锗涂层与无锗镀层Nd= YAG模块在被动调Q情况下脉冲输出能量E随栗浦电流I变化规律。
[0017]图中:1.1、晶体栗浦面，1.2、非通光面，2.1、晶体通光面a,2.2,晶体通光面b,3.1,晶体上冷却面，3.2:晶体下冷却面，4.1、上镀锗区域，4.2下镀锗区域，5、位于非工作面上的镀锗区域，6.1、上隔离层，6.2、下隔离层。
【具体实施方式】
[0018]为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，实施以掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)晶体作为增益介质的激光器，结合实施例、参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0019]实施例1
[0020]本发明的方案如下，如图1.1-1.4所示，晶体栗浦面1.1、非通光面1.2、晶体通光面a2.1、晶体通光面b2.2、晶体上冷却面3.1、晶体下冷却面3.2分别为Nd: YAG板条晶体的六个表面，其中，晶体栗浦面1.1的表面镀有栗浦光增透膜;晶体通光面a2.1、晶体通光面b2.2为晶体的通光面，切角后，其表面镀振荡光增透膜;晶体上冷却面3.1、晶体下冷却面3.2为晶体的冷却面;三个非通光表面分别非通光面1.2、晶体上冷却面3.1、晶体下冷却面3.2，晶体上冷却面3.1、晶体下冷却面3.2上分别镀有上镀锗区域4.1、下镀锗区域4.2。
[0021]由于高功率密度栗浦，晶体内高增益，晶体内部的自发辐射只要经过反射形成回路就会形成振荡消耗晶体上能级粒子数，镀锗的目的就在于阻断晶体内部的自发辐射的反射形成振荡环路。如图3所示，在板条晶体内部的光束可能在水平和竖直方向形成自激振荡，在水平方向上，如果不镀锗就会在梯形长边所在的晶体栗浦面1.1反射，形成寄生振荡如图3(a)所示，消耗晶体的能量;在梯形板条长边所在的面镀锗后，当自发辐射的光达到此面时不会发生反射，因此能够抑制振荡的形成。竖直方向晶体内部自发辐射振荡的情况如图3(b)所示，自发辐射在板条上下两个大面之间来回反射，对上下表面镀锗就抑制了自发辐射在上下两个大面的反射。这样就降低了自发辐射对晶体内部能量的损耗，从而提高了晶体的储能。晶体上冷却面3.1、晶体下冷却面3.2内的上镀锗区域4.1、下镀锗区域4.2及非通光面1.2通过溅射法镀金属锗，镀层厚度约为2?3um，因为金属锗在1064nm波段附近呈现出吸收特性，能很好地吸收晶体内部散射或反射的寄生振荡光和ASE光，所以能起到抑制寄生振荡，减小系统内A S E的作用。处理后的晶体上冷却面3.1、晶体下冷却面3.2与金属微通道散热器的焊接，保证散热效果。
[0022]如图2所示，将该晶体应用于激光器中:LD栗浦光经聚焦透镜，入射于Nd:YAG晶体的栗浦面1.1;激光器的震荡光在晶体栗浦面1.1全反射，形成掠入射结构，并在在全反镜、输出镜间往返振荡；当激光器的增益大于损耗时产生激光输出；其中可饱和吸收体起到被动调Q的作用，加入或移除可饱和吸收体，可实现调Q模式与自由振荡模式的切换。利用镀有锗的Nd:YAG板条晶体与普通板条晶体进行对比实验。当激光器在自由振荡的模式下运行，镀锗的板条晶体模块相比未镀锗的模块，前者的阈值降低了 5A，最大输出功率增加了 51%，结果如图4所示；当激光器在调Q输出的情况下，镀锗模块的输出能量相比未镀锗的模块，输出能量提高了近75%，如图5所示。由此可以证明增益介质的涂镀吸收层，能显著地抑制晶体内的寄生振荡，提高了晶体储能，减小了振荡输出的阈值。
[0023]实施例2
[0024]本发明还有一个改进的方案如图1.5所示。如果在实际运用中锗镀层吸收了过多的热量，如受到栗浦光或信号