高转换效率的激光放大装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高转换效率的激光放大装置，涉及激光技术领域。所述装置包括种子光调节装置、放大聚光腔、n组反射镜单元和平凸透镜，放大聚光腔中设置m个激光晶体，m≥2，n＝m‑1；除激光光束经过的最后一个激光晶体外，其他用于二次放大的激光晶体与反射镜单元一一对应设置；种子光调节装置包括沿激光光束传播方向同轴顺次设置的种子光源、扩束目镜、第一偏振片、法拉第旋光器、第二偏振片、扩束物镜、软边光阑、二分之一波片、第一45°全反射镜和第二45°全反射镜。本实用新型专利技术提高了激光器的电‑光转换效率，使激光器电源的功率降低了50％，冷却系统的功率也相应降低50％。

【技术实现步骤摘要】
高转换效率的激光放大装置
本技术涉及激光
，尤其涉及一种高转换效率的激光放大装置。
技术介绍
同时具备高光束质量及大能量的激光在工业、医疗、科研领域有广泛应用，激光医疗、激光等离子体密度测量这两种应用要求激光的光斑分布均匀，且能量可以达到400mJ以上，这种激光器都是通过将光斑分布较均匀的小能量种子激光经放大器放大后生成一个光斑分布均匀且能量大的激光，但目前采用的放大器的电-光转换效率普遍较低，其中氙灯泵浦的放大器的转换效率在0.5％左右，二极管泵浦的放大器的转换效率在5％左右，采用本激光放大装置，对于氙灯泵浦的放大器的转换效率可达1％左右，二极管泵浦的放大器的转换效率在10％左右，电源和冷却的功耗都相应降低50％。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高转换效率的激光放大装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本技术所述高转换效率的激光放大装置，所述装置包括种子光调节装置、放大聚光腔、n组反射镜单元和平凸透镜，所述放大聚光腔中设置m个激光晶体，所述m大于等于2，n＝m-1；除激光光束经过的最后一个激光晶体外，其他的用于二次放大的激光晶体与所述反射镜单元一一对应设置；所述种子光调节装置包括沿激光光束传播方向同轴顺次设置的种子光源、扩束目镜、第一偏振片、法拉第旋光器、第二偏振片、扩束物镜、软边光阑、二分之一波片、第一45°全反射镜和第二45°全反射镜；每组所述反射镜单元包括水平偏振片、四分之一波片、0°全反射镜、第一28°入射全反射镜和第二28°入射全反射镜；沿激光光束传播方向同轴顺次设置水平偏振片、用于二次放大的激光晶体A、四分之一波片和0°全反射镜，从激光晶体A中再次经过的激光光束经过水平偏振片反射后依次经过所述第一28°入射全反射镜、所述第二28°入射全反射镜；从所述第二28°入射全反射镜反射出的激光光束通过下一个水平偏振片进入用于二次放大的激光晶体或通过90°转子进入最后一个激光晶体；最后一个激光晶体的激光光束传播末端设置平凸透镜；所述种子光调节装置还包括光闸，所述光闸设置在所述种子光源与激光光束进入的第一个反射镜单元的水平偏振片之间的任意位置。优选地，所述放大聚光腔腔体内还设置m-1个泵浦源；所述泵浦源包括泵浦腔和固定在所述泵浦腔中的脉冲氙灯或激光二极管，m个激光晶体固定在所述泵浦腔上。优选地，m个激光晶体的轴向方向与激光光束传播方向相同。优选地，所述第一偏振片的主平面和所述第二偏振片的主平面之间的夹角为45°。优选地，扩束目镜焦距和扩束物镜焦距的绝对值之差等于扩束目镜和扩束物镜之间的间距。本技术中除激光光束经过的最后一个激光晶体外，其他的用于二次放大的激光晶体，激光光束两次穿过激光晶体，每个激光晶体与所述反射镜单元一一对应设置。本技术的有益效果是：在泵浦源的泵浦光脉冲持续时间内使种子激光两次经过一个放大激光晶体，进而提高激光晶体的利用效率，使激光晶体中的反转粒子更多的转换成激光，进而提高电源注入能量-激光的转换效率，降低电源的功耗，这样冷却的功耗也会随之降低；通过扩束进一步提高种子激光的光束质量，通过增加隔离措施避免激光沿原光路返回光对种子光源可能造成的损害。本技术提高了激光器的电-光转换效率，使激光器电源的功率降低了50％，冷却系统的功率也相应降低50％。附图说明图1是高转换效率的激光放大装置结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术的核心：在泵浦源的泵浦光脉冲持续时间内使种子激光两次经过同一个放大激光晶体，进而提高激光晶体的利用效率，使激光晶体中的反转粒子更多的转换成激光，进而提高电源注入能量-激光的转换效率，降低电源的功耗，这样冷却的功耗也会随之降低；使种子激光经过扩束系统实现种子激光和放大器激光晶体的口径匹配并提高种子激光的光束质量，通过增加隔离措施避免激光沿原光路返回光对种子光源可能造成的损害。实施例：参照图1，高转换效率的激光放大装置，所述装置包括种子光调节装置、放大聚光腔、一组反射镜单元和平凸透镜，所述放大聚光腔中设置两个激光晶体；所述种子光调节装置包括沿激光光束传播方向同轴顺次设置的；在所述激光装置的激光光束传播方顺次设置扩束目镜1、第一偏振片2、光闸3、法拉第旋光器4、第二偏振片5、扩束物镜6，软边光阑7、二分之一波片8、第一45°全反射镜9和第二45°全反射镜10；每组所述反射镜单元包括水平偏振片11、四分之一波片13、0°全反射镜14、第一28°入射全反射镜15和第二28°入射全反射镜16；沿激光光束传播方向同轴顺次设置水平偏振片11、用于二次放大的激光晶体A、四分之一波片13和0°全反射镜14，被0°全反射镜14反射的激光光束依次通过四分之一波片13、用于二次放大的激光晶体A后，经过水平偏振片11反射依次经过所述第一28°入射全反射镜15、所述第二28°入射全反射镜16，从所述第二28°入射全反射镜16反射出的激光光束通过下一个相邻反射镜单元的水平偏振片进入相邻反射镜单元中的用于二次放大的激光晶体或通过90°转子17进入最后一个激光晶体；最后一个激光晶体的激光光束传播末端设置平凸透镜；所述种子光调节装置还包括光闸3，所述光闸3可以设置在所述种子光源与激光光束进入的第一个反射镜单元的水平偏振片之间任意位置。更详细的解释说明为：(一)所述放大聚光腔腔体内还设置m-1个泵浦源；所述泵浦源包括泵浦腔和固定在所述泵浦腔中的脉冲氙灯或激光二极管，m个激光晶体固定在所述泵浦腔上；m个激光晶体的轴向方向与激光光束传播方向相同。(二)扩束目镜焦距和扩束物镜焦距的绝对值之差等于扩束目镜和扩束物镜之间的间距。附图1中，扩束目镜1和扩束物镜6构成扩束系统，其作用是使种子激光的光束口径与放大器腔体中的激光晶体相当，提高激光晶体的利用效率，并增加种子激光的横截面积，提高种子激光的均匀性。附图1中，所述第一偏振片的主平面和所述第二偏振片的主平面之间的夹角为45°。第一偏振片2、法拉第旋光器4和第一偏振片5共同组成隔离装置，其作用是阻断与种子激光传播方向相反的光，防止激光沿原光路返回到种子光源。附图1中，光闸3包括电磁旋铁和挡板，通过电信号可以使电磁旋铁旋转进而改变挡板的位置，控制种子光是否进入放大光路中进行放大。附图1中，软边光阑7将种子激光的光束直径限定在比放大器腔体中的激光晶体直径稍小的尺寸。附图1中，二分之一波片8将种子激光的偏振方向旋转至水平方向。附图1中，第一45°全反射镜9和第二45°全反射镜10将种子激光导入放大聚光腔的第一激光晶体中。附图1中，水平偏振片11让偏振方向为水平方向的光通过，偏振方向为垂直方向的光会被全部反射；附图1中，放大器聚光腔12将两个激光晶体、泵浦源整合在一起，使得泵浦源发出的光更多地进入激光晶体中。附图1中，四分之一波片13将经过的激光的相位变化量达到π/2，两次经过后的相位变化量为π，对应的偏振方向改变量为90°，即偏振方向为水平的光两次经过四分之一波片后，其偏振方向会变为垂直方向；附图1中，0°入射全反镜14使由第一激光晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高转换效率的激光放大装置，其特征在于，所述装置包括种子光调节装置、放大聚光腔、n组反射镜单元和平凸透镜，所述放大聚光腔中设置m个激光晶体，所述m大于等于2，n＝m‑1；除激光光束经过的最后一个激光晶体外，其他的用于二次放大的激光晶体与所述反射镜单元一一对应设置；所述种子光调节装置包括沿激光光束传播方向同轴顺次设置的种子光源、扩束目镜、第一偏振片、法拉第旋光器、第二偏振片、扩束物镜、软边光阑、二分之一波片、第一45°全反射镜和第二45°全反射镜；每组所述反射镜单元包括水平偏振片、四分之一波片、0°全反射镜、第一28°入射全反射镜和第二28°入射全反射镜；沿激光光束传播方向同轴顺次设置水平偏振片、用于二次放大的激光晶体A、四分之一波片和0°全反射镜，从激光晶体A中再次经过的激光光束经过水平偏振片反射后依次经过所述第一28°入射全反射镜、所述第二28°入射全反射镜；从所述第二28°入射全反射镜反射出的激光光束通过下一个水平偏振片进入用于二次放大的激光晶体或通过90°转子进入最后一个激光晶体；最后一个激光晶体的激光光束传播末端设置平凸透镜；所述种子光调节装置还包括光闸，所述光闸设置在所述种子光源与激光光束进入的第一个反射镜单元的水平偏振片之间的任意位置。...

【技术特征摘要】
1.一种高转换效率的激光放大装置，其特征在于，所述装置包括种子光调节装置、放大聚光腔、n组反射镜单元和平凸透镜，所述放大聚光腔中设置m个激光晶体，所述m大于等于2，n＝m-1；除激光光束经过的最后一个激光晶体外，其他的用于二次放大的激光晶体与所述反射镜单元一一对应设置；所述种子光调节装置包括沿激光光束传播方向同轴顺次设置的种子光源、扩束目镜、第一偏振片、法拉第旋光器、第二偏振片、扩束物镜、软边光阑、二分之一波片、第一45°全反射镜和第二45°全反射镜；每组所述反射镜单元包括水平偏振片、四分之一波片、0°全反射镜、第一28°入射全反射镜和第二28°入射全反射镜；沿激光光束传播方向同轴顺次设置水平偏振片、用于二次放大的激光晶体A、四分之一波片和0°全反射镜，从激光晶体A中再次经过的激光光束经过水平偏振片反射后依次经过所述第一28°入射全反射镜、所述第二28°入射全反射镜；从所述第二28°入射全反射镜反射出的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：王歆天，
申请(专利权)人：北京镭宝光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11