多程全反射激光放大模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及激光放大，特别是一种多程全反射激光放大模块。
【背景技术】
[0002] 小型化的激光装置在航空、太空探索等方面有着广泛的应用，激光装置既要满足 小型化，还要实现高功率和高光束质量的输出。但是单一的振荡级激光器很难同时满足该 两个要求，为此通常采用主振荡和多级放大来获得高功率、高能量和高光束质量的激光器。
[0003] 激光放大器装置的结构通常包括种子激光，累浦光和增益介质=个主要部分。种 子激光的输出功率较低，但是光束质量很好，接近衍射极限。放大增益介质，按照增益介质 的类型可W分为染料、气体、晶体、陶瓷和玻璃；按照形状可W分为椿状、板条、碟片和光纤 等；累浦光系统通常由半导体激光器或闪光灯构成。然而，增益介质由于自身的物理和化学 特性，很少晶体的尺寸和渗杂浓度等多方面适合采用传统的板条、椿状和光纤结构难W实 现高功率、高光束质量并且小型化的激光器。另外，其他的多程放大器（如图2所示，参见 CN101877454B)的方案，因为其为多片镜片共同组成的系统，增加了系统的复杂性和不稳定 性，并且种子激光在其入射面和出射面同时存在两种激光通过，种子激光的尺寸受到限制； 全反射放大模块如图3所示（参见CN102916327A)的方案仅仅可W应用于正方体模块，不 能够根据实际的晶体形状来选择板条放大介质的形状，而且使用过程中种子激光在出射面 有能量损失。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种多程全反射激光放大模块，该装置的优点是；放大 模块体积很小，种子激光和累浦光在增益介质中的传播光程比较大，累浦光能够完全被吸 收，累浦光与种子激光的模匹配较好，种子激光可W得到完全放大，光-光转换效率较高； 同时，板条增益介质厚度很小，大面积冷却，减小了板条厚度方向的温度梯度。该装置有利 于同时获得高功率和高光束质量激光输出。
[0005] 本发明的技术解决方案如下：
[0006] 一种多程全反射激光放大模块，包括增益介质、种子激光源和光纤禪合半导体累 浦源，其特点在于，所述的增益介质为长方体板条增益介质，该长方体板条增益介质的两个 角各切去一直角=棱柱作为激光的入射面和出射面，在所述的入射面的入射光方向设置所 述的种子源，在所述的出射面的输出光方向依次设置双色平面镜和所述的光纤禪合半导体 累浦源，所述的双色平面镜的前表面锻有对种子激光的高反膜和对累浦光的增透膜，在所 述的双色平面镜的后表面锻有对累浦光的增透膜；所述的入射面锻有对种子激光的0°增 透膜和对累浦光的0°全反膜，所述的出射面锻有对种子激光和累浦光的0°增透膜，所述 的长方体板条增益介质的左侧面、右侧面、上侧面和下侧面和两个大面均锻有对种子激光 的0°增透膜，所述的种子源输出的种子激光垂直于所述的入射面进入所述的长方体板条 增益介质，在所述的长方体板条增益介质的上侧面、下侧面、左侧面和右侧面发生全反射， 放大后的种子激光经所述的出射面、双色平面镜的前表面反射输出，所述的光纤禪合半导 体累浦源输出的整形后的累浦光，经所述的双色平面镜和出射面进入所述的长方体板条增 益介质，累浦光的传播路径和种子激光的传播路径相同但传播方向相反。
[0007] 所述的种子激光在上侧面、下侧面的反射角为01，在左侧面、右侧面的反射角为 90° -01，所述的长方体板条增益介质（10)的长度为以宽度为W，在上侧面、下侧面的最多 反射次数为n，在左侧面、右侧面最多反射次数为m，W = 2ma，a为宽边两相邻全反射点之间 的距离，根据几何关系所述的长方体板条增益介质10的长度L = (2n+l)btan 0 i，b为长方 体板条增益介质10的长边两相邻全反射点之间的距离。
[000引所述的种子激光在所述的长方体板条增益介质的上侧面和下侧面的反射角 为0 1，在左侧面和右侧面的反射角为0，，0，和0 1入射角必须大于全反射角0 t，增 益介质的折射率为叫，外界环境的折射率为n。，该里空气作为外界环境，所W 11。= 1，则
又 0,+ 目1=90。，所W 0 r< 0，<90。-0 r。
[0009] 所述的入射面和出射面的相对位置是长方体板条增益介质四个棱角的其中两个。
[0010] 所述的长方体板条增益介质的长度为以宽度为W，厚度为H，种子激光在上侧面、 下侧面的反射角为0 1，在左侧面、右侧面的反射角为0，，在上侧面、下侧面的反射次数为 nl和n2,在左侧面、右侧面的反射次数为ml和m2,不考虑切角的造成光程大小减小，种子激 光在所述的长方体板条增益介质内的传播总光程为：
[0011]
[0012] 所述的长方体板条增益介质为渗钦锭侣石恼石、渗镜锭侣石恼石、渗钦氣化裡锭、 渗钦饥酸锭或渗铁藍宝石。
[0013] 所述的种子激光为脉冲激光或者连续激光。
[0014] 其实现方法1 ;如图1所示，选用长方体板条增益介质，在沿对角线的两端得到两 个切面作为入射面和出射面，所述的长方体板条增益介质还包括上侧面、下侧面、左侧面和 右侧面。入射面锻对种子激光的增透膜和对累浦光的高反膜，出射面锻有对种子激光和累 浦光的增透膜。种子激光从入射面进入所述的长方体板条增益介质，在上侧面、下侧面、左 侧面和右侧面发生全反射，经过所述的长方体增益介质放大后从出射面输出。累浦光从出 射面进入到所述的长方体板条增益介质内，累浦光的传播路径与种子激光传播路径相同， 但是传播方向相反。累浦光在长方体板条增益介质内的传播路径足够长，累浦光可W被完 全吸收。种子激光和累浦光的模匹配较好，可W实现较高的光-光转换效率。
[0015] 本发明多程全反射激光放大模块，具有W下优点：
[0016] 1)长方体板条增益介质的尺寸小，但是，种子激光在其中的传播光程长，种子激光 在增益介质中的填充因子高。
[0017] 2)种子激光和累浦光模匹配较大，种子激光能够得到完全的放大，光-光转换效 率高。
[0018] 3)种子激光在板条内部可W实现多次反射，对渗杂浓度低和尺寸较小的介质，累 浦功率也被完全吸收，种子激光被放大到很高的功率。
[0019] 4)长方体板条增益介质的厚度很小，采用大面积冷却，减小了温度梯度，热效应 小，输出光束质量比较好。
[0020] 5)本发明多程放大板条增益模块只需要很少的镜片，减小了光学系统的复杂性， 并且提高了系统的稳定性。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明多程全反射激光放大模块实施例1的结构示意图
[0022] 图2是现有多程放大板条增益模块之一示意图
[0023] 图3是现有多程放大板条增益模块之二示意图
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明的原理，结构和实施办法作进一步说明。
[0025] 先请参阅图1，图1是本发明多程全反射激光放大模块实施例1的的结构示意图， 由图可见，本发明多程全反射激光放大模块，包括增益介质10、种子激光源7和光纤禪合半 导体累浦源9,所述的增益介质10为长方体板条增益介质10,该长方体板条增益介质10的 两个対角各切去一直角=棱柱作为激光的入射面1和出射面2,在所述的入射面1的入射光 方向设置所述的种子源7,在所述的出射面2的输出光方向依次设置双色平面镜8和所述的 光纤禪合半导体累浦源9,所述的双色平面镜8的前表面锻有对种子激光的高反膜和对累 浦光的增透膜，在所述的双色平面镜8的后表面锻有对累浦光的增透膜；所述的入射面1锻 有对种子激光的0°增透膜和对累浦光的0°全反膜，所述的出射面2锻有对种子激光和累 浦光的0°增透膜，所述的长方体板条增益介质10的左侧面3、右侧面5、上侧面6和下侧面 4和两个大面均锻有对种子激光的0°增透膜，所述的种子源7输出的种子激光垂直于所述 的入射面1进入所述的长方体板条增益介质10,在所述的长方体板条增益介质10的上侧面 6、下侧面4、左侧面3和右侧面5发生全反射，放大后的种子激光经所述的出射面2、双色平 面镜8的前表面反射输出，所述的光纤禪合半导体累浦源9输出的整形后的累浦光，经所述 的双色平面镜8和出射面2进入所述的长方体板条增益介质10,累浦光的传播路径和种子 激光的传播路径相同但传播方向相反。
[0026] 所述的种子激光在上侧面、下侧面的反射角为0 1，在左侧面、右侧面的反射角为 90° -01，所述的长方体板条增益介质（10)的长度为以宽度为W，在上侧面、下侧面的最多 反射次数为n，在左侧面、右