分立放大路径抑制部分端面泵浦板条放大器自振荡的方法与流程

文档序号:13768085阅读:233来源:国知局

本发明涉及高功率激光放大器,特别是一种抑制高泵浦强度下部分端面泵浦板条放大器(Innoslab放大器)自振荡的方法。



背景技术:

部分端面泵浦板条放大器(Innoslab放大器)的发明为高功率激光放大器开辟了新的道路;自本世纪初,Innoslab激光放大技术得到了迅速的发展,目前,世界上很多国家建立起了基于Yb:YAG,Nd:YVO4等激光介质的Innoslab激光放大装置,其中德国的装置已达千瓦量级;Innoslab激光放大器端面泵浦的结构可以使种子光与泵浦光具有较好的模式匹配,并且增益介质的大散热面积,较薄的晶体厚度保障了其可以实现高的泵浦功率注入,从而得到高功率的激光输出。由于Innoslab激光放大介质的特点,其在竖直方向上具有较小的尺寸(通常1mm),因此泵浦光斑在该方向上尺寸受限(通常小于0.5mm);高泵浦功率及较小的泵浦光斑面积使得Innoslab放大器的泵浦功率密度一般高于100W/cm2。传统Innoslab放大器两侧的两个腔镜在竖直方向互相平行,易形成一个谐振腔,当增益达到一定阈值,放大晶体本身就会发生强烈自振荡,消耗大量反转粒子数,进而影响种子光的放大。自振荡不仅降低了高功率Innoslab放大器的泵浦抽取效率,而且劣化光斑质量和放大激光脉冲对比度,这些都对后续的非线性光学等应用实验产生了不利的影响。因此,如何抑制Innoslab激光放大器自振荡一直是研究该项放大技术的关键。

目前,Innoslab放大器抑制自振荡主要依赖于种子光的注入,其局限性在于在增益较高时,即使在种子光注入情况下自振荡仍然存在;另外,即使在种子光注入情况下没有自振荡,由于ASE随机的能量抽取,均匀的增益特性仍然很容易被ASE所破坏。



技术实现要素:

本发明目的在于抑制上述Innoslab激光放大器的自振荡现象,提供一种分立放大路径抑制部分端面泵浦板条放大器(Innoslab放大器)自振荡的方法,该方法既可以有效抑制自振荡,又可以提高种子光的放大效率。

本发明的技术解决方案如下:

一种分立放大路径抑制部分端面泵浦板条放大器自振荡的方法,该部分端面泵浦板条放大器包括:第一反射镜、第二反射镜、Innoslab放大晶体、紫铜晶体架、半导体二极管阵列、第一双色镜和反射镜,其特点在于,该方法包括下列步骤:

①调节第一反射镜和第二反射镜的俯仰机构使待放大的种子光依次经所述的第一反射镜和第二反射镜后,以与水平面呈θ度角射入所述的Innoslab放大晶体中,产生第一通放大信号光;

②在所述的Innoslab放大晶体的第一通放大信号光的入口侧放置所述的第一双色镜,在该Innoslab放大晶体的第一通放大信号光的出口侧并排放置至少两个反射镜,即第三反射镜、第四反射镜、。。。。。。和第N反射镜,所有反射镜到Innoslab放大晶体的距离均相等;

③调节所述的第三反射镜的俯仰偏转机制,使第一通放大信号光经第三反射镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第二通放大信号光,该第二通放大信号光再经第一双色镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第三通放大信号光;

④调节该第四反射镜俯仰偏转机制,使第三通放大信号光经第四反射镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第四通放大信号光,该第四通放大的信号光再经第一双色镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第五通放大信号光。

该方法还包括步骤:⑤调节下一反射镜俯仰偏转机制,使前一通放大信号光经该下一反射镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成放大信号光,该通放大信号光再经第一双色镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成下一通放大信号光。

一种分立放大路径抑制部分端面泵浦板条放大器自振荡的方法,该部分端面泵浦板条放大器包括:第一反射镜、第二反射镜、Innoslab放大晶体、紫铜晶体架、半导体二极管阵列、双色镜和第三反射镜,其特点在于该方法包括下列步骤:

①调节第一反射镜和第二反射镜的俯仰机构使待放大的种子光依次经所述的第一反射镜和第二反射镜后,以与水平面呈θ度角射入所述的Innoslab放大晶体中,产生第一通放大信号光;

②在所述的Innoslab放大晶体的第一通放大信号光的入口侧并排放置至少两个双色镜,在该Innoslab放大晶体的第一通放大信号光的出口侧放置第三反射镜;即第一双色镜、第二双色镜、。。。。。。、和第N双色镜,所有双色镜到Innoslab放大晶体的距离均相等;

③调节第一双色镜的俯仰偏转机制,使第二通放大信号光经第一双色镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第三通放大信号光,该第三通放大信号光再经第三反射镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第四通放大信号光;

④调节第二双色镜的俯仰偏转机制,使第四通放大信号光经第二双色镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第五通放大信号光,该第五通放大信号光再经第三反射镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成第六通放大信号光。

该方法还包括步骤:⑤调节下一双色镜的俯仰偏转机制,使前一通放大信号光经该下一双色镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成放大信号光,该放大信号光再经第三反射镜反射后,在Innoslab放大晶体中形成下一通放大信号光。

所述θ=-0.1°~-0.3°,即以与水平面呈0.1°~0.3°且向下的角度注入。

所述的第一双色镜的镀膜设计入射角度为0°,对泵浦光高透,对信号光高反,所述的第一反射镜和第二反射镜的镀膜设计入射角度均为45°,对信号光高反,所述的第三反射镜,第四反射镜的镀膜设计入射角度均为0°,对信号光高反。

每个反射镜和双色镜均具有偏转和俯仰调整机构。

与现有技术相比,本发明具有以下显著的特点:

1.放大晶体两侧腔镜在竖直方向非平行放置,种子光未注入时没有自振荡;

2.将光束的放大路径分布在几个分立的平面内,从而使放大的自发辐射(ASE)可实现的平均增益路径变短,有效地抑制了ASE对于反转粒子数的消耗;

3.由于同时抑制了自振荡和ASE,使得Innoslab放大器的高增益特性和均匀的增益分布不被破坏;

4.可以同时适用于单端和双端泵浦的Innoslab放大器,双端泵浦时只需将第三,第四反射镜换成双色镜;

5.不仅适用于五通放大的Innoslab放大系统,加入更多的双色镜或反射镜后也适用于更多通数的放大。

6.不仅操作简单、科学有效,而且实用性强。

附图说明

图1是Innoslab放大装置实施例1的结构示意图。

图2是Innoslab放大装置实施例2的结构示意图。

图3是放大光路侧视图。

图4是放大光路俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请先参阅图1,图1是Innoslab放大装置实施例1的结构示意图,如图所示,放大器包括:第一反射镜1,第二反射镜2、Innoslab放大晶体3、紫铜晶体架4、半导体二极管阵列5、第一双色镜6、第三反射镜7和第四反射镜8。

分立放大路径抑制部分端面泵浦板条放大器自振荡的方法,包括下列步骤:

①调节第一反射镜1和第二反射镜2的俯仰机构使待放大的种子光依次经所述的第一反射镜1和第二反射镜2后,使种子光与水平面呈大约0.1°~0.3°且向下的角度注入所述的Innoslab放大晶体3中,产生第一通放大信号光;所述的第一反射镜1和第二反射镜2的镀膜设计入射角度为45°,对信号光高反。所述的Innoslab放大晶体3固定在所述的特制紫铜晶体架4内,晶体的两个最大的面呈水平放置,由半导体二极管阵列5提供泵浦;

②在所述的Innoslab放大晶体3的放大信号光的入口侧放置所述的第一双色镜6,使其通光面呈竖直方向,在水平方向上使双色镜边缘尽量靠近注入的种子光但不对其造成衍射;

在该Innoslab放大晶体3的放大信号光的出口侧并排放置第三反射镜7和第四反射镜8,所有反射镜到Innoslab放大晶体的距离均相等;

③调节该第三反射镜7的俯仰偏转机制,使第一通放大的信号光经第三反射镜7反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第二通放大的信号光,该第二通放大的信号光再经第一双色镜6反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第三通放大的信号光,调节时使放大程度最大且光斑良好;

④调节第四反射镜8俯仰偏转机制,使第三通放大的信号光经第四反射镜8反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第四通放大的信号光,该第四通放大的信号光再经第一双色镜6反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第五通放大的信号光,调节时使放大程度最大且光斑良好。

图2是Innoslab放大装置实施例2的结构示意图,如图所示,放大器包括:第一反射镜1,第二反射镜2、Innoslab放大晶体3、紫铜晶体架4、半导体二极管阵列5、第一双色镜6、第二双色镜和第三反射镜7。分立放大路径抑制部分端面泵浦板条放大器自振荡的方法,包括下列步骤:

①调节第一反射镜1和第二反射镜2的俯仰机构使待放大的种子光依次经所述的第一反射镜1和第二反射镜2后,使种子光与水平面呈大约0.1°~0.3°且向下的角度注入所述的Innoslab放大晶体3中,产生第一通放大信号光;

②在所述的Innoslab放大晶体3的放大信号光的入口侧并排放置第一双色镜6和第二双色镜,在该Innoslab放大晶体3的放大信号光的出口侧放置第三反射镜7,所有双色镜到Innoslab放大晶体的距离均相等;

③调节第一双色镜6的俯仰偏转机制,使第二通放大信号光经第一双色镜6反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第三通放大信号光,该第三通放大信号光再经第三反射镜7反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第四通放大信号光;

④调节第二双色镜的俯仰偏转机制,使第四通放大信号光经第二双色镜反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第五通放大信号光,该第五通放大信号光再经第三反射镜7反射后,在Innoslab放大晶体3中形成第六通放大信号光。

最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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