多边形的激光增益结构、激光振荡器以及激光放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种多边形的激光增益结构、激光振荡器以及激光放大器。多边形的激光增益结构包括n个侧面，多边形的激光增益结构包括掺杂区域和非掺杂区域，其中：掺杂区域形成在多边形的激光增益结构的m个侧面上，掺杂区域上掺杂有激活离子，掺杂区域通过泵浦光束泵浦，用于放大及反射激光光束，n大于或等于4，m大于或等于3，小于或等于n；非掺杂区域设置在多边形的激光增益结构上的未设置掺杂区域的位置，用于传输泵浦光束和激光光束。通过上述方式，本激光增益结构通过将多个掺杂区域集成在一个多边形体上，结构紧凑，储能较高，能够实现高光束质量输出，同时兼备良好的机械性能，较高的输出功率以及较高的提取效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光
，尤其是涉及一种多边形的激光增益结构、激光振荡器以及激光放大器。
技术介绍
随着实际应用需求的不断变化，为了改善固体激光器输出光束质量，提高输出功率或能量，研究人员发展了诸如棒状，板条及薄片等各种结构的激光器。棒状激光器结构简单，应用广泛。但随着输出功率的提升，棒状激光器会出现严重的热聚焦、应力双折射等热效应，恶化了光束质量，限制了棒状激光器的进一步发展。因此，板条激光器应运而生，板条激光介质具有较大的散热面积，能够减小介质内的热效应，消除应力双折射现象，并且通过设计“之”字形(zig-zag)光路，能够进一步补偿板条厚度方向的热效应。但是，由于板条激光器的通光截面面积相对较小，所能承受的功率密度有限，难以应用在窄脉冲高能量的激光系统中。薄片激光介质具有较大的通光截面，克服了板条晶体表面损伤的问题，同时兼顾良好的散热性能，保证了输出光束的光束质量。然而薄片激光器的增益介质体积有限，制约了激光器的储能，并且薄片激光器结构复杂，稳定性较差。单个薄片激光器由于受到掺杂浓度的限制，储能有限，限制了激光放大输出的能量，薄片激光器的级联结构又十分复杂，体积庞大。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种多边形的激光增益结构、激光振荡器以及激光放大器，从而提供一种结构紧凑，储能较高的增益结构，能够实现高光束质量输出，同时兼备良好的机械性能，较高的输出功率以及较高的提取效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种多边形的激光增益结构，多边形的激光增益结构包括n个侧面，所述多边形的激光增益结构包括掺杂区域和非掺杂区域，其中：所述掺杂区域形成在所述多边形的激光增益结构的m个侧面上，所述掺杂区域上掺杂有激活离子，所述掺杂区域通过泵浦光束泵浦，用于放大及反射激光光束，其中n大于或等于4，m大于或等于3，且m小于或等于n；所述非掺杂区域设置在所述多边形的激光增益结构的未设置所述掺杂区域的位置，所述非掺杂区域作为光学介质，其用于传输所述泵浦光束和所述激光光束，并具有入射面和出射面。其中，掺杂区域的厚度介于30微米至3毫米之间。其中，激光增益结构至少包括两个所述掺杂区域，该两个所述掺杂区域不平行。其中，各个掺杂区域相对位置分布为环形形状分布，使得所述激光增益结构存在环形的光线传播路径，能够使入射光经过所述入射面依次在各个掺杂区域发生反射并获得增益，并在所述出射面输出。其中，掺杂区域位于所述入射面和所述出射面光线传播路径之间，所述掺杂区域掺杂有至少一种激活离子。其中，不同掺杂区域中的所述激活离子的掺杂浓度能够单独调节，用以实现均匀增益或均匀生热。其中，当同一所述掺杂区域掺杂的激活离子为两种及以上数量时，可对同一掺杂区域的不同的所述激活离子的掺杂量进行单独调节。其中，激活离子设置在基板上，所述基板通过键合、胶合或者透明陶瓷直接烧结制备的方式制备到所述激光增益结构的侧面上。其中，在两个所述掺杂区域之间进一步掺杂ASE抑制离子，用于对所述掺杂区域的ASE噪声进行抑制。其中，在所述非掺杂区域中设置通孔，用于设置冷却装置，泵浦光的耦合装置或ASE抑制装置。其中，在所述非掺杂区域的入射面和/或出射面上设置有至少一种高透膜和/或高反膜。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种激光振荡器，激光振荡器包括：激光谐振腔，具有全反射镜及输出反射镜；激光增益结构，设置在所述全反射镜及输出反射镜之间，其中，所述激光增益结构包括前文所述的多边形的激光增益结构；泵浦光源，用于向所述激光增益结构提供泵浦光束；泵浦光耦合系统，用于将所述泵浦光束引导至所述激光增益结构中。为解决上述技术问题，本专利技术采用的又一个技术方案是：提供一种激光放大器，激光放大器包括：激光增益结构，所述激光增益结构包括前文所述的多边形的激光增益结构；激光源，用于提供被放大的激光光束；激光光束耦合系统，用于将所述激光光束引导入及引导出所述激光增益结构。泵浦光源，用于向所述激光增益结构提供泵浦光束；泵浦光源耦合系统，用于将泵浦光束引导至所述激光增益结构中。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种多边形的激光增益结构、激光振荡器以及激光放大器。多边形的激光增益结构包括n个侧面，多边形的激光增益结构包括掺杂区域和非掺杂区域，其中，掺杂区域形成在多边形的激光增益结构的m个侧面上，掺杂区域上掺杂有激活离子，掺杂区域通过泵浦光束泵浦，用于放大及反射激光光束，其中n大于或等于4，m大于或等于3，且m小于或等于n，非掺杂区域设置在多边形的激光增益结构的未设置掺杂区域的位置，非掺杂区域作为光学介质，其用于传输泵浦光束和激光光束，并具有入射面和出射面。因此，本专利技术的掺杂区域能够根据需要设置在多个侧面上，从而提高了增益体积，具有较高的储能，能够实现高光束质量输出，具有较高的输出功率以及较高的提取效率。进一步的，本专利技术的激光增益结构为多边形结构，结构紧凑，同时兼备良好的机械性能。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种多边形的激光增益结构的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种多边形的激光增益结构的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的又一种多边形的激光增益结构的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的又一种多边形的激光增益结构的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种激光振荡器的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的另一种激光振荡器的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的又一种激光振荡器的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的又一种激光振荡器的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种激光放大器的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的另一种激光放大器的结构示意图。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术实施例提供的一种多边形的激光增益结构的结构示意图。如图1所示，本实施例的多边形的激光增益结构10包括n个侧面11。多边形的激光增益结构10还包括掺杂区域12和非掺杂区域13。其中，掺杂区域12形成在多边形的激光增益结构10的m个侧面上，掺杂区域12上掺杂有激活离子121，掺杂区域12通过泵浦光束泵浦，用于放大及反射激光光束。其中n优选大于或等于4，m优选大于或等于3，且m小于或等于n。本实施例中，n为6，m为5。应理解，n和m的值还可以取其他，例如，m和n都为6，即在每一个侧面11上都形成掺杂区域12。n还可以等于3。本专利技术不对n和m的值作具体限制。掺杂区域12的面积的大小可根据实际情况而确定。具体而言，掺杂区域12的面积小于或等于多边形的增益结构10的侧面11的面积。非掺杂区域13设置在多边形的激光增益结构10上的未设置掺杂区域12的位置，非掺杂区域13作为光学介质，其用于传输泵浦光束和激光光束，并具有入射面131和出射面132。由于掺杂区域12形成在多边形的增益结构10的侧面11上，因此为了能将入射的泵浦光束和激光光束传导到掺杂区域12上，入射面131和出射面132优选也形成在侧面11上。由此，在m小于n时，掺杂区域12的面积可以小于或等于侧面的面积11。其中，当掺杂区域12的面积小于侧面的面积11时，入射面131和出射面132可以设置在未设置掺杂区域12的侧面11上，也可以设置在其中一个侧面11未设置掺杂区域12的位置。当掺杂区域12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多边形的激光增益结构，其特征在于，所述多边形的激光增益结构包括n个侧面，所述多边形的激光增益结构包括掺杂区域和非掺杂区域，其中：所述掺杂区域形成在所述多边形的激光增益结构的m个侧面上，所述掺杂区域上掺杂有激活离子，所述掺杂区域通过泵浦光束泵浦，用于放大及反射激光光束，其中n大于或等于4，m大于或等于3，且m小于或等于n；所述非掺杂区域设置在所述多边形的激光增益结构上的未设置所述掺杂区域的位置，所述非掺杂区域作为光学介质，其用于传输所述泵浦光束和所述激光光束，并具有入射面和出射面。

【技术特征摘要】
1.一种多边形的激光增益结构，其特征在于，所述多边形的激光增益结构包括n个侧面，所述多边形的激光增益结构包括掺杂区域和非掺杂区域，其中：所述掺杂区域形成在所述多边形的激光增益结构的m个侧面上，所述掺杂区域上掺杂有激活离子，所述掺杂区域通过泵浦光束泵浦，用于放大及反射激光光束，其中n大于或等于4，m大于或等于3，且m小于或等于n；所述非掺杂区域设置在所述多边形的激光增益结构上的未设置所述掺杂区域的位置，所述非掺杂区域作为光学介质，其用于传输所述泵浦光束和所述激光光束，并具有入射面和出射面。2.根据权利要求1所述的激光增益结构，其特征在于，所述掺杂区域的厚度介于30微米至3毫米之间。3.根据权利要求1所述的激光增益结构，其特征在于，所述激光增益结构至少包括两个所述掺杂区域，两个所述掺杂区域不平行。4.根据权利要求1所述的激光增益结构，其特征在于，所述各个掺杂区域相对位置分布为环形形状分布，使得所述激光增益结构存在环形的光线传播路径，能够使入射光经过所述入射面依次在各个掺杂区域发生反射并获得增益，并在所述出射面输出。5.根据权利要求1所述的激光增益结构，其特征在于，所述掺杂区域位于所述入射面和所述出射面光线传播路径之间，所述掺杂区域掺杂有至少一种激活离子。6.根据权利要求5所述的激光增益结构，其特征在于，不同掺杂区域中的所述激活离子的掺杂浓度能够单独调节，用以实现均匀增益或均匀生热。7.根据权利要求5所述的激光增益结构，其特征在于，当同一所述掺杂区域掺杂的激活离子为两种及以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳中，樊仲维，郎野，郭广妍，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11