一种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，设及一种棒状激光放大 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。但是现在高功率激光驱动 器中，通常采用多个棒状激光放大器的组合来实现对增益能力的要求，运种方法的缺点在 于整个激光驱动器系统很复杂，增加了调试难度和稳定性，同时激光放大器的增益均匀性 也是有待进一步研究的。
[0003] 目前激光驱动器中的棒状激光放大器一般采用小直径的氣灯累浦，同时为了提高 累浦效率，放大器腔体中的反射器采用渐开线形的反射器。
[0004] 对于运种结构的棒状激光放大器，由于氣灯的直径较小，施加在氣灯上的电压电 流不能太大，因此其能提供的累浦能量密度相对较低，即使是将反射器设计为渐开线形的， 它的增益能力和增益均匀性仍然难W满足系统需求;而且渐开线形的反射器增加了加工难 度和复杂度；
[000引如果通过增加氣灯数量W提高累浦能量密度，会带来的问题是系统复杂度和体积 增加，不利于集成。
[0006] 因此，棒状激光放大器的性能有待进一步提高，尤其需要一种增益能力高，增益均 匀性好的棒状激光放大器。 【实用新型内容】
[0007] 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，本实用新型提供一种棒状激光放大器，其具体的技术方案如下：
[0008] -种棒状激光放大器，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中屯、轴线方向上设置直径为18~22mm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。
[0009] 进一步，所述氣灯组由4根相对腔体轴屯、线呈圆形对称分布的氣灯3组成;所述4支 氣灯串联成一个回路。
[0010] 进一步，所述氣灯3的外径是30~32mm，内径是24~26mm。
[001。 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33.5mm。
[0012] 进一步，所述反射器2是空屯、圆柱形结构，其内表面锻有金膜。
[0013] 作为优选方案，反射器2内径为106mm。
[0014] 作为优选方案，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、本实用新型中根据现有工艺水平，采用直径相对较大的氣灯作为累浦源，在相 同氣灯数量且保证氣灯稳定工作的情况下，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、本实用新型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，保证了增益介质表面上氣灯光福射的均匀性，同时系统的能量利用率很高，同时将反 射器设计为柱形结构，工艺简单同时反射均匀性好。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的一种棒状激光放大器的结构示意图；
[0019] 图2为本实用新型一种棒状激光放大器的轴向截面图。
[0020] 图中标号含义：
[0021 ] 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】
[0022] 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。
[0023] 实施例1:
[0024] 本实施例如图1所示，一种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。
[0025] 本实用新型的一个优选方案如图2所示，4支氣灯3中屯、均匀排布在钦玻璃棒3的同 屯、圆上，氣灯之间的距离和角度相同。
[0026] 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为33.5mm。
[0027] 反射器2内表面是光滑的，表面锻有金膜W提高反射率;一个优选的方案中，反射 器2的内径为106mm。
[0028] 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：
[0029]
[0031]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：
[0032]
[0033] 其中，go是小信号增益系数，α是吸收系数，L是增益棒的长度，Iin是输入激光能量， lout是输出激光能量。
[0034] 增益倍数定义为输出能量与输入能量的比值，即
[0035] -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。
[0036] 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：
[0037]
[0038] 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. 一种棒状激光放大器，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（1)为柱形结构，腔体（1)中心轴线方向上设置直径为18~22mm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所述的一种棒状激光放大器，其特征在于:所述氙灯组由4根相对腔 体轴心线呈圆形对称分布的氙灯(3)组成;所述4支氙灯串联成一个回路。3. 根据权利要求2所述的一种棒状激光放大器，其特征在于:所述氙灯（3)的外径是30 ~32mm，内径是24~26mm。4. 根据权利要求1所述的一种棒状激光放大器，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33.5mm。5. 根据权利要求1所述的一种棒状激光放大器，其特征在于:所述反射器(2)是空心圆 柱形结构，其内表面镀有金膜。6. 根据权利要求5所述的一种棒状激光放大器，其特征在于:反射器(2)内径为106_。7. 根据权利要求1所述的一种棒状激光放大器，其特征在于:所述棒状增益介质（4)为 钕玻璃棒。
【专利摘要】本实用新型提供一种棒状激光放大器，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18～22mm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】H01S3/0915, H01S3/101
【公开号】CN205159778
【申请号】CN201520877031
【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4月13日
【申请日】2015年11月5日