一种ld泵浦激光放大器及激光放大方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光放大、补偿技术领域，特别涉及一种LD栗浦激光放大器及激光放大方法。
【背景技术】
[0002]激光放大器是指利用光的受激辐射原理，进行注入激光能量(功率)放大的器件。通过采用激光放大器，可以在获得高的激光能量或功率时而又保持好的光束质量(包括脉宽、线宽、偏振特性等)。因此激光放大器是高能量(功率)激光器的核心部件。
[0003]在现有专利中，针对激光放大器的专利很多。例如实用新型专利CN201120237854.3，阐述了一种激光放大设备和具有该设备的激光系统。其中，所述激光放大设备包括多个激光放大器组，每个激光放大器组包括一个或多个激光放大器，不同组的激光放大器交叉排列，还包括与所有激光放大器相连的控制芯片，该控制芯片控制所述各组放大器在不同时间段工作。发明专利CN201110136440.6涉及一种提高灯栗激光放大器工作频率的装置，通过旋转反射镜与固定反射镜的配合使激光依次进入多个灯栗激光放大器来提高工作频率。该装置简化了机械装置，其整体装置所占空间小成本低。
[0004]LD栗浦激光(半导体激光)是传统灯栗浦激光开发出来的一种激光器，相比传统的灯栗浦激光而言，其光学模式更好，结构更小巧，有替代传统灯栗浦激光的趋势，但还是作为一种普通激光器在工业领域运用，价格便宜，作为一般的打标是有着广泛的运用范围。鉴于LD栗浦高峰值功率、高稳定性、高光束质量调Q和锁模激光器具有体积小、重量轻、结构牢固、寿命长等诸多优点，在工业、通讯、军事、医疗等各领域有普遍应用。
[0005]采用LD(Laser D1de)栗浦时，通常采用匹配吸收峰中心波长的栗浦光进行栗浦，但是该方式中，忽略栗浦光的光谱-能量分布特性。例如针对典型的808.6nm吸收峰，选用中心波长在此尖峰附近的波长进行栗浦即可，如图1中间阴影区域。由于LD存在:TC水温对应Inm中心波长的漂移特性，而Nd = YAG等晶体材料的吸收峰宽度通常小于lnm，当温度大幅变化时，中心波长就会偏离吸收峰，这会使得激光器的栗浦能量在晶体中的分布、储能发生变化，导致激光放大器工作不稳定。
【发明内容】
[0006]本发明旨在克服现有技术中，退偏补偿不精确、不能适应大温差变动的技术问题，提供一种退偏补偿精确、能够实现对环境温度大范围变化适应的LD栗浦激光放大器及激光放大方法。
[0007]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]—方面，本发明提供了一种LD栗浦激光放大器，包括沿激光传递方向依次排列的第一激光模块、第一退偏补偿转子、第一像传递透镜、第二像传递透镜、第二退偏补偿转子和第二激光模块；所述第一激光模块和第二激光模块具有相同直径、长度和掺杂浓度的工作物质；所述第一激光模块和第二激光模块具有相同的栗浦方式；所述第一退偏补偿转子和第二退偏补偿转子均为45度的石英转子；第一像传递透镜和第二像传递透镜具有相互重合的焦点，所述焦点位于第一像传递透镜和第二像传递透镜之间的中间位置，所述第一激光模块与第二激光模块关于所述焦点中心对称，所述第一退偏补偿转子与第二退偏补偿转子关于所述焦点中心对称，所述第一像传递透镜和第二像传递透镜关于所述焦点中心对称。
[0009]一些实施例中，所述第一激光模块和第二激光模块均为侧面栗浦模块。
[0010]优选地，所述侧面栗浦模块为由若干个半导体叠阵线阵列圆周分布围绕晶体栗浦。
[0011]—些实施例中，所述第一像传递透镜和第二像传递透镜为一块凸透镜或由多个透镜组成的透镜组。
[0012]一些实施例中，所述第一像传递透镜和第二像传递透镜为球面透镜。
[0013]一些实施例中，所述第一激光模块和第二激光模块的掺杂离子种类相同。
[0014]一些实施例中，所述第一激光模块和第二激光模块的栗浦结构和栗浦功率相同。
[0015]—些实施例中，所述第一激光模块和第二激光模块的栗浦脉冲宽度、重复频率相同。
[0016]另一方面，本发明提供一种基于上述LD栗浦激光放大器的激光放大方法，对激光进行测试、计算，得到预设栗浦光能量密度分布曲线；控制第一激光模块和第二激光模块的输出功率，使第一激光模块与第二激光模块的输出功率比等于所述预设栗浦光能量密度分布曲线中两个尖峰的强度比；激光依次经第一激光模块、第一退偏补偿转子、第一像传递透镜、第二像传递透镜、第二退偏补偿转子和第二激光模块后输出。
[0017]—些实施例中，对第一激光模块和第二激光模块同时加载电流，并同时开启或关闭。
[0018]—些实施例中，控制第一激光模块和第二激光模块的冷却水温，使得第一激光模块的中心工作波长和第二激光模块的中心工作波长与所述预设栗浦光能量密度分布曲线中两个尖峰的波长一致。
[0019]—些实施例中，控制第一激光模块和第二激光模块的加载电流强度，进而实现对第一激光模块和第二激光模块的输出功率的控制。
[0020]本发明的有益效果在于:第一激光模块和第二激光模块组成的模块对，能够输出特定的输出功率，最终实现预定的栗浦光能量密度分布曲线，由此实现平顶的有效吸收系数分布。而平顶分布的有效吸收系数将使得在波长发生漂移时，栗浦能量密度的分布保持稳定，进而实现大温差范围的适应。另外，通过第一退偏补偿转子和第二退偏补偿转子构成的偏转系统，使得第一像传递透镜和第二像传递透镜的光程差、像差对称分布，弥补了现有退偏补偿方案中，采用一块90度石英转子进行补偿，两侧光程不一致，补偿不精确的问题，能够更精确的实现像传递，可以更好的补偿退偏效应。
【附图说明】
[0021]图1是Nd:YAG的吸收光谱，以及LD光谱的典型覆盖区域示意图。
[0022]图2是实验测试得到的LD能量-光谱分布曲线图。
[0023]图3是针对LD能量-光谱分布计算得到的有效吸收光谱示意图；包括Nd: YAG吸收光谱和有效吸收光谱。
[0024]图4是将实现的平顶有效吸收光谱以及预设栗浦光能量密度分布曲线示意图；包括预设栗浦光能量密度分布曲线、Nd = YAG吸收光谱、有效吸收光谱。
[0025]图5是LD栗浦激光放大器组成示意图。
[0026]图6是LD栗浦激光放大器的像传递原理图。
[0027]图7是经本发明LD栗浦激光放大器放大后的激光输出光谱及补偿叠加效果图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
[0029]如图5和图6所示，本发明提供了一种LD栗浦激光放大器，包括沿激光传递方向依次排列的第一激光模块1、第一退偏补偿转子3、第一像传递透镜5、第二像传递透镜6、第二退偏补偿转子4和第二激光模块2。图5中，激光的传递方向是从左至右；当然，若激光传递方向从右至左也是可行的，只要将各部件的附图标记互换一下即可。图5只是用来说明本发明LD栗浦激光放大器的组成，只是本发明的一个实施例和一种附图标记方式，并不构成对本发明权利要求的限制。
[0030]同时，上述“依次排列”只是表不第一激光模块1、第一退偏补偿转子3、第一像传递透镜5、第二像传递透镜6、第二退偏补偿转子4和第二激光模块2依次接收激光的顺序，以此激光的传递顺序来表征第一激光模块1、第一退偏补偿转子3、第一像传递透镜5、第二像传递透镜6、第二退偏补偿转子4和第二激光模块2的前后位置排列关系。这里并不构成对第一激光模块1、第一退偏补偿转子3、第一像传递透镜5、第二像传递透镜6、第二退偏补偿转子4和第二激光模块2具体空间位置的限定，也不构成对各部件的具体位置、安装方式的限定，具体安装空间位置、安装方式能实现激光的上述传递顺序即可。例如，将第一激光模块1、第一退偏补偿转子3、第一像传递透镜5、第二像传递透镜6、第二退偏补偿转子4和第二激光模块2的中心位置与激光的光线射入方向设定在一条水平线上