一种片状放大器泵浦腔结构制造技术

本发明专利技术属于高功率固体激光器领域，特别是涉及一种新型高效紧凑片状放大器泵浦腔结构。所述片状放大器泵浦腔结构，包括灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ、片框、上三角板反射器、下三角板反射器和结构支撑件，其特征在于：灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ中的密排的氙灯背面采用短翼仿渐开线镀银反射器；上下三角板反射器采用V形布置。提供了一种结构更加紧凑、小信号增益系数更大、增益均匀性更好的高效紧凑型片状激光放大器泵浦腔结构。

A Pumping Cavity Structure of Flake Amplifier

The invention belongs to the field of high power solid state lasers, in particular to a novel high efficiency compact sheet amplifier pump cavity structure. The pumping cavity structure of the lamp amplifier includes lamp box I, lamp box II, lamp frame, upper triangle plate reflector, lower triangle plate reflector and structural support. Its characteristics are that the back of the xenon lamp in lamp box I and lamp box II adopts short-wing imitation involute silver plated reflector, and the upper and lower triangle plate reflector adopts V-shaped arrangement. A compact and efficient pumping cavity structure of a lamellar laser amplifier with more compact structure, larger small signal gain coefficient and better gain uniformity is provided.

【技术实现步骤摘要】
一种片状放大器泵浦腔结构
本专利技术属于高功率固体激光器领域，特别是涉及一种新型高效紧凑片状放大器泵浦腔结构。
技术介绍
在高功率固体激光驱动器30多年的发展历程中，激光驱动器技术得到了飞速的发展，特别是在激光惯性约束聚变技术的激励下，世界许多国家的重要单位和实验室都对各种规模和各种水平的超高功率激光驱动器进行了大量研究，在这些激光驱动器中，非常重要的一个模块是片状激光放大器，它主要解决装置纵向能流传递转换问题，是整个驱动器的核心部分，其性能的好坏直接影响装置的输出能量和功率，对系统的总体性能有着重要影响。在片状激光放大器中，泵浦腔的作用是将泵浦源发射的泵浦光高效均匀的传输到增益介质表面，泵浦密度、腔传输效率、泵浦均匀性和泵浦腔体积等参数是衡量一个泵浦腔水平的主要参数。目前国内外常用的片状激光放大器的泵浦腔结构为氙灯列阵泵浦，背面加平板或者渐开线反射器，设计中无法兼顾体积、泵浦密度和泵浦效率。以400mm口径放大器为例，泵浦腔中氙灯的最常用排布是6-8-6，进一步增加灯数量，会导致等离子体吸收增加，同时降低腔传输效率和器件可靠性。这对于追求更高增益、更高集成度的放大器而言是一个瓶颈。因此当前迫切需要一种针对片状激光放大器泵浦腔的泵浦密度、效率、尺寸和均匀性的优化装置。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是从结构设计和参数优化出发，提供一种结构紧凑、小信号增益系数大、增益均匀性较好的高效紧凑型片状激光放大器泵浦腔结构。本专利技术的基本思路是：在传统片状激光放大器泵浦腔基础上，合理设计泵浦腔结构：基于密排的氙灯数量，对氙灯背面的渐开线反射器辅以合适的修正系数；对上下三角板反射器的位置和角度进行优化；对泵浦腔中各元器件相对位置进行进一步的紧凑型设计，从而达到提高腔传输效率、减小泵浦腔体积的目标。具体技术方案是，所述片状激光放大器泵浦腔结构，包括灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ、片腔、上三角板反射器、下三角板反射器和结构支撑件。灯箱由密排的氙灯阵列、短翼渐开线反射器、隔板玻璃和结构支撑件构成，氙灯背面采用短翼仿渐开线镀银反射器，其作用是提供高效、空间均匀辐照的面状泵浦源；片腔为布儒斯特角放置的金属框架，用于安装固定增益介质，上下三角板反射器采用“V”形布置，作用是将部分氙灯光反射到增益介质上，提高腔传输效率，结构支撑件则提供所有元器件的结构支撑和形状保持。所述短翼仿渐开线镀银反射器的渐开线修正系数1.2～1.5，翼展修正系数：240～280。上三角板反射器与下三角板反射器为V形布置，短边角度为6°，长边角度为3°。灯箱中的灯为14支。上三角板反射器和下三角反射器分别位于片箱的上下表面，分别由两片组成，大的一片与片腔顶端或底端平面成3°角，小的一片则与片腔顶端或底端平面成6°，上三角反射器的底端与固定增益介质的压框下边缘齐平，下三角板反射器的顶端与压框上边缘平齐；所述灯箱I和灯箱II相对于片箱沿主光路方向呈非对称错位分布，并且灯箱I的右侧面和灯箱II的左侧面分别与增益介质的左边缘线和右边缘线平行；所述灯箱I和灯箱II中，侧面均设有平板反射器。有益效果：本专利技术中每个灯箱由14支细灯组成，相对于现有泵浦腔水平减小了氙灯口径、增加了氙灯的数量，提高了光效和均匀性。通过优化氙灯背面短翼仿渐开线反射器，避免了效率的降低，通过该设计保证了在不降低效率的情况下提高了泵浦腔的泵浦密度和泵浦均匀性，或者是在相同的泵浦密度下提高了效率和泵浦均匀性；本专利技术调整了片腔端部和底部的三角板反射器的角度，提高了泵浦腔中氙灯的传输效率；本专利技术通过进一步优化腔内各元器件的位置和尺寸，在保证性能的情况下大大减小了泵浦腔的尺寸，长度方向上减少了约20mm。附图说明图1是本专利技术片状激光放大器泵浦腔结构示意图。图2是上下三角板反射器与增益介质的位置关系示意图。图3是短翼渐开线反射器示意图。附图标记说明：1.1-灯箱Ⅰ；1.2、灯箱Ⅱ；2-片框；3.1-上三角板反射器；3.2-下三角板反射器；4-短翼渐开线反射器；5-氙灯；6-结构支撑件；7-隔板玻璃；8-增益介质。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术公开的一种高效紧凑型片状激光放大器泵浦腔作原理设计和具体实施说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。本实施以通光口径为400mm×400mm的片状钕玻璃激光放大器泵浦腔为例，对本专利技术提出的种高效紧凑型片状激光放大器泵浦腔的具体实施进行说明。图1为本专利技术的一个实施例中片状激光放大器泵浦腔的结构示意图，该激光放大器泵浦腔包括灯箱Ⅰ1.1、灯箱Ⅱ1.2、片框2、下三角板反射器3.2、上三角板反射器3.1、结构支撑件6以及冷却件和电气供应部件图中未示出。结构支撑架6是放大器的外框架；灯箱I1.1和灯箱II1.2均由氙灯5、短翼渐开线反射器4和隔板玻璃7构成。实施例中，氙灯5的数量根据放大器泵浦密度需要给出，氙灯5背面的短翼仿渐开线反射器4曲线参数方程由下式给出。X＝-R(cos(α/2)+(α/2)sin(α/2))Y＝R(sin(α/2)-(α/2)cos(α/2))k方程中R为渐开线的基圆半径，调整灯到反射器距离，k为仿渐开线修正系数，调整翼展，α为渐开线的展开角度，单位是弧度。氙灯半径为1.55，R＝0.61，k＝1.5，α＝1～280，得到下面一组图3为上三角板反射器3.1、下三角板反射器3.2与增益介质8的位置关系示意图。所述短翼渐开线反射器4的渐开线修正系数1.2～1.5，翼展修正系数：240～280。上三角板反射器3.1与下三角板反射器3.2为V形布置，短边角度为6°，长边角度为3°。在上述技术方案的基础上，优选的灯箱中的灯为14支。上三角板反射器3.1和下三角反射器3.2分别位于片箱的上下表面，分别由两片组成，大的一片与片腔顶端或底端平面成5°角，小的一片则与片腔顶端或底端平面成10°，图2中A、B分别为两片反射器的一条自由边，C点为两片交界棱线的交点，以此点为界，两片反射器的另一条自由边长度比为2比1。上三角反射器3.1的底端与固定增益介质8的压框下边缘齐平，下三角板反射器3.2的顶端与压框上边缘平齐；所述灯箱I和灯箱II相对于片箱沿主光路方向呈非对称错位分布，并且灯箱I的右侧面和灯箱II的左侧面分别与增益介质8的左边缘线和右边缘线平行；所述灯箱I和灯箱II中，侧面均设有平板反射器。这样可以有效的减小片状激光放大器的尺寸，同时减小了反射器距离增益介质8的距离能够增加反射板对氙灯光的反射，提高了氙灯光的利用率。所有反射器的制备工艺是先在反射平面上镀10μm的铜，再镀一层银，银膜厚度不小于40μm，镀银后表面抛光至镜面，最后在镀银表面涂镀一层SiO2保护膜。所述灯箱的隔板玻璃镀有双面增透的宽带化学膜，使得氙灯光平均透过率大于94％。本专利技术中每个灯箱由14支细灯组成，相对于现有泵浦腔水平减小了氙灯口径、增加了氙灯的数量，提高了光效和均匀性。通过优化氙灯背面短翼仿渐开线反射器，避免了效率的降低，通过该设计保证了在不降低效率的情况下提高了泵浦腔的泵浦密度和泵浦均匀性，或者是在相同的泵浦密度下提高了效率和泵浦均匀性。本专利技术调整了片腔端部和底部的三角板反射器的角度，提高了泵浦腔中氙灯的传输效率。本专利技术通过进一步优化腔内各元器件的位置和尺寸，在保证性能的情况下大大减小了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片状放大器泵浦腔结构，包括灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ、片框、上三角板反射器、下三角板反射器和结构支撑件，其特征在于：灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ中的密排的氙灯背面采用短翼仿渐开线镀银反射器；上下三角板反射器采用V形布置。

【技术特征摘要】
1.一种片状放大器泵浦腔结构，包括灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ、片框、上三角板反射器、下三角板反射器和结构支撑件，其特征在于：灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ中的密排的氙灯背面采用短翼仿渐开线镀银反射器；上下三角板反射器采用V形布置。2.根据权利要求1所述的片状放大器泵浦腔结构，其特征在于：所述短翼仿渐开线镀银反射器的渐开线修正系数1.2～1.5，翼展修正系数：240～280。3.根据权利要求1或2所述的片状放大器泵浦腔结构，其特征在于：上三角板反射器与下三角板反射器为V形布置，短边角度为6°，长边角度为3°。4.根据权利要求3所述的片状放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈林，刘勇，刘建国，吴文龙，杜东晖，傅学军，蒋学君，王琳，董一方，张崑，黄醒，彭志涛，粟敬钦，陈波，郑奎兴，魏晓峰，郑万国，朱启华，王振国，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51