新型棒状激光放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及高功率固体激光器技术领域，具体而言，设及新型棒状激光放大 器。
【背景技术】
[0002] 近几十年里，高功率固体激光器技术取得了飞速的发展，许多国家先后建立了超 大规模的激光驱动器。作为中、高功率水平的激光驱动器中的重要组成部分，棒状激光放大 器因其超高的能量/功率放大能力而得到广泛研究。到目前为止，棒状激光放大器的输出 能量在数毫焦到数百焦耳水平，单程增益倍数在几到几十范围内。目前由于单级单程棒状 放大器的放大能力始终是非常有限的，难W满足系统对输出能量的要求，因此棒状放大器 均采用口径变化的多级棒状放大器或单级多程棒状放大器组成。但考虑到单级多程棒状放 大器对光束波前崎变的严重影响和设计复杂度，同时为了提高整个系统的能量提取效率， 口径变化的多级棒状放大器成为研究热点。
[0003] 在口径变化的多级棒状放大器设计中，末级大口径棒状放大器设计是非常困难 的，运主要是因为增加棒状增益介质的口径会带来下面几个问题。
[0004] 第一，棒状增益介质口径越大，增益介质的体积越大，所需要的累浦能量越多，因 此对氣灯的输出能力提出了很高的要求；
[0005] 第二，增加增益介质的口径会带来非常差的增益均匀性，从而产生严重的波前崎 变；
[0006] 第=，增益介质的口径越大，放大器工作过程中在增益介质横截面上的溫度梯度 分布越明显，运种溫度分布会导致严重的热应力和热致双折射，进一步影响激光光束的波 前。
[0007] 因此，棒状激光放大器的性能有待进一步提高，尤其需要一种增益均匀性好，热管 理好的大口径棒状激光放大器。 【实用新型内容】
[0008] 针对上述现有技术中存在的问题，从激光放大器的增益能力、增益均匀性和效率 出发，本实用新型提供新型棒状激光放大器，其具体的技术方案如下：
[0009] 新型棒状激光放大器，其包括腔体1，所述腔体1由下方的支撑件7支撑；所述腔 体1为柱形结构，腔体1设置进水口 5和出水口 6 ;腔体1中屯、轴线方向上设置直径为78~ 82mm的棒状增益介质4 ;与腔体1中屯、轴线平行的轴线方向上由内向外依次设置有氣灯组 与反射器2。
[0010] 进一步，所述氣灯组由8支相对腔体轴屯、线呈圆形对称分布的氣灯3组成；所述8 支氣灯串联成一个回路。
[0011] 进一步，所述氣灯3的氣灯的外径是35~39mm，内径是30~32mm。
[0012] 进一步，所述棒状增益介质4中屯、轴线与氣灯3中屯、轴线之间的距离为66. 5mm。
[0013] 进一步，所述反射器2由两块相同的半圆柱形反射器拼起来构成，拼接部分留有 缝隙，反射器的内表面锻有金膜。
[0014] 进一步，所述棒状增益介质4为钦玻璃棒。
[0015] 本实用新型的有益效果如下：
[0016] 1、相比于现有棒状放大器，本发明中根据现有工艺水平，采用直径大的氣灯作为 累浦源，在相同氣灯数量的情况下，极大提高了氣灯的累浦能量密度，从而提高了棒状增益 介质的增益能力。
[0017] 2、本发明采用氣灯对称分布和圆柱形反射器的结合，提高了棒状增益介质上的增 益均匀性，减小了由于增益分布不均匀性带来的波前崎变。
[0018] 3、本发明采用全腔水冷，让氣灯和增益介质直接放置于水中，能提高散热能力，减 小了热应力和热致双折射对光束质量的影响。
[0019] 4、本发明从效率和增益能力出发，通过合理设计氣灯组的数目、排布和供电参数， 保证了放大器的增益能力，同时系统的能量利用率很高。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的新型棒状激光放大器的结构示意图；
[0021] 图2为本实用新型的新型棒状激光放大器的轴向截面图。
[0022] 图中标号含义：
[0023] 1 :腔体；2 :反射器；3 :氣灯；4 :棒状增益介质；5 :进水口；6 :出水口；7 :支撑件。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的 附图，对本实用新型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1 :
[0026] 本实施例如图1所示，新型棒状激光放大器，包括腔体1、反射器2、氣灯3、棒状增 益介质4、进水口 5、出水口 6和支撑件7。整个系统呈现出圆柱形结构。各组件的位置关系 是，棒状增益介质4位于圆柱形腔体1轴屯、线方向排布，从圆柱形腔体1的轴屯、线往外依次 是反射器2和氣灯3。腔体1还设置进水口 5与出水口 6。冷却水从进水口 5进入，对激光 放大器冷却后从出水口 6流出，整个结构固定在支撑件7上面。
[0027] 本实施例的一个优选方案如图2所示，8支氣灯3中屯、均匀排布在钦玻璃棒3的同 屯、圆上，氣灯3之间的距离和角度相同。
[002引此外，棒状增益介质4中屯、轴线与氣灯3中屯、轴线之间的距离优选设置66. 5mm。
[0029] 反射器2由两块完全相同的半圆柱形反射器拼接构成，拼接部分留有缝隙，保证 冷却水能渗透进入和渗透出反射器2，反射器的内表面优选锻有金膜。
[0030] 冷却水从进水口 5进入，并通过圆柱形反射器的缝隙扩散到整个腔体，与钦玻璃 棒和氣灯直接接触，对激光放大器冷却后从出水口 6流出。
[0031] 在本实施例中，棒状增益介质4为钦玻璃棒，钦玻璃棒和氣灯的参数如下：
阳034] 对于棒状激光放大器而言，小信号增益系数、增益均匀性和增益倍数是很重要的 几个参数，各个参数的定义如下：
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[0036] 其中，g。是小信号增益系数，a是吸收系数，L是增益棒的长度，I1。是输入激光能 量，I。。,是输出激光能量。
[0037] 增益倍数定义为输出能量与输入能量的比值，即i。,, //,,, 。
[0038] 一般而言，由于钦玻璃板存在一定厚度，因此氣灯光照射到钦玻璃棒上会产生一 定的能量密度分布梯度，边缘分布较高，中屯、较低，运里增益均匀性定义为钦玻璃棒中屯、增 益与边缘增益的比值。
[0039] 根据本实施例，得到的棒状激光放大器的小信号增益系数、增益均匀性和增益倍 数如下：
阳041] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加W描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的运种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可W经适当组合，形成本领域技术人员 可W理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 新型棒状激光放大器，其特征在于：包括腔体（1)，所述腔体（1)由下方的支撑件 (7)支撑；所述腔体⑴为柱形结构，腔体⑴设置进水口（5)和出水口（6);腔体⑴中心 轴线方向上设置直径为78~82mm的棒状增益介质（4);与腔体（1)中心轴线平行的轴线 方向上由内向外依次设置有氙灯组与反射器（2)。2. 根据权利要求1所述的新型棒状激光放大器，其特征在于：所述氙灯组由8支相对 腔体轴心线呈圆形对称分布的氙灯（3)组成；所述8支氙灯串联成一个回路。3. 根据权利要求2所述的新型棒状激光放大器，其特征在于：所述氙灯（3)的氙灯的 外径是35~39mm，内径是30~32mm〇4. 根据权利要求1所述的新型棒状激光放大器，其特征在于：所述棒状增益介质（4) 中心轴线与氙灯（3)中心轴线之间的距离为66. 5mm。5. 根据权利要求1所述的新型棒状激光放大器，其特征在于：所述反射器（2)由两块 相同的半圆柱形反射器拼起来构成，拼接部分留有缝隙，反射器的内表面镀有金膜。6. 根据权利要求1所述的新型棒状激光放大器，其特征在于：所述棒状增益介质（4) 为钕玻璃棒。
【专利摘要】本实用新型提供新型棒状激光放大器，包括腔体1，所述腔体1由下方的支撑件7支撑；所述腔体1为柱形结构，腔体1中心轴线方向上设置直径为78～82mm的棒状增益介质4；与腔体1中心轴线平行的轴线方向上由内向外依次设置有氙灯组与反射器2。本实用新型采用直径相对较大的氙灯作为泵浦源，极大提高了氙灯的泵浦能量密度，从而提高了棒状增益介质的增益能力；同时，通过合理设计氙灯组的数目、排布和供电参数，保证了增益介质表面上氙灯光辐射的均匀性；将反射器设计为柱形结构，工艺简单同时反射均匀性好。
【IPC分类】H01S3/092, H01S3/093, H01S3/042
【公开号】CN205092412
【申请号】CN201520877063
【发明人】陈林, 陈远斌, 姚轲, 刘建国, 贺少勃, 刘勇, 谢旭东, 范琛, 高松, 唐军, 卢振华, 朱启华, 胡东霞, 郑奎兴, 粟敬钦
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月5日