提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法技术

一种提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法，该方法为：氙灯发光模型为表面朗伯体发光光源模型，氙灯两端添加反射器，放大器腔体内添加反射器。其特点在于，所述的氙灯两端添加的反射器为第一反射器和第二反射器，所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器和第四反射器，所述第一反射器和第二反射器与所述的氙灯端面夹角为β°，所述的第一反射器和第二反射器的面型为平面或者曲面，所述的第三反射器和第四反射器与增益介质上下端面的夹角为α°，所述的第三反射器和第四反射器的面型为平面或者曲面。本发明专利技术具有构思巧妙，简单易行，提高了氙灯光的利用率，降低了能源的供应，提升了光线自氙灯至增益介质表面的传递效率，改善了光线在增益介质表面分布的均匀性。

Method for improving transmission efficiency of xenon light to gain medium surface in chip amplifier

A method to enhance the xenon lamp gain medium surface transfer efficiency of slab amplifiers, the method is as follows: the xenon lamp light emitting light source model model as a Lambertian surface, adding both ends of xenon lamp reflector, adding reflector cavity amplifier. The utility model is characterized in that both ends of the lamp reflector to the first reflector and the second reflector reflector, adding amplifier the inside of the cavity is third and fourth reflectors, the angle between the lamp end surface of the first and second reflectors with the beta degrees, the first surface and second reflectors for plane or surface, the third and fourth reflectors and the gain medium and lower end of the angle alpha degrees, the type third and fourth reflectors for plane or surface. The invention has the advantages of artful design, simple and convenient, improves the utilization rate of the xenon lamp, reduces the energy supply, improve the transfer efficiency of light from the xenon lamp to gain medium surface, improve the light in the gain medium surface uniformity.

【技术实现步骤摘要】
提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法
本专利技术涉及氙灯，特别是一种用于高功率激光装置中提升片状放大器氙灯光至增益介质表面传递效率的方法。
技术介绍
反射器作为氙灯和增益介质之间的耦合器，其作用是将氙灯提供的辐射光传递至增益介质表面，通过对反射器结构的合理设计可以减少氙灯对自身辐射光吸收和氙灯之间对辐射光的互吸收，增大氙灯光的传递效率，增加增益介质表面光线的沉积量，降低氙灯负载，改善增益介质表面能量密度，从而改善输出光束的均匀性等。目前，国内外基于泵浦光源不同的发光模型和泵浦方式设计了多种形状的反射器。根据氙灯中心点光源模型和成像泵浦方式设计了抛物线形反射器，其可以很好的将光线传递至增益介质表面，但是对于氙灯的位置精度要求较高，由于无法忽略氙灯的直径，部分光线被吸收。根据氙灯表面点光源朗伯体发光模型，利用边缘光线原理设计了渐开线形反射器，认为氙灯光线无吸收的全部传递出去。另外，也设计了平板形反射器、圆弧状反射器和瓦楞状反射器灯等多种形状的反射器，由于安装尺寸等原因限制，对于氙灯光都或多或少存在自吸收和互吸收。为了减少光线传输至放大器内壁造成的光线泄漏，通常在放大器腔体内添加上下反射器(镀银、水平放置)，可以很好减低光线的泄漏。基于以上研究成果，发现氙灯辐射光在传输至增益介质表面的效率仍然较低，光强提升幅度较小，这主要是两个方面的原因：一是对氙灯发光模型认识不够充分，影响了反射器设计；二是对氙灯发光模型利用不够充分，现有的反射器设计方法均是为了充分利用氙灯二维平面内的辐射光线，而忽略了其他空间维度的光线，造成氙灯辐射能量的极大浪费，且难实现氙灯光强在增益介质表面均匀分布。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述现有技术的问题，提供一种提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法。该方法具有构思巧妙，简单易行，提高了氙灯光的利用率，降低了能源的供应，提升了光线自氙灯至增益介质表面的传递效率，改善了光线在增益介质表面分布的均匀性。本专利技术的解决方案如下：一种提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法，该方法为：氙灯发光模型为表面朗伯体发光光源模型，氙灯两端添加反射器，放大器腔体内添加反射器。其特点在于，所述的氙灯两端添加的反射器为第一反射器和第二反射器，所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器和第四反射器，所述第一反射器和第二反射器与所述的氙灯端面夹角为β°，所述的第三反射器和第四反射器与增益介质上下端面的夹角为α°。所述的片状放大器的泵浦光源为基于氙灯外圆的无数个点光源，发光模型为朗伯体光源模型。所述的第一反射器和第二反射器的面型为平面或者曲面。所述的第三反射器和第四反射器的面型为平面或者曲面。所述的β为0～45°。所述的α为0～30°。本专利技术的优点是：充分认识和利用了氙灯发光模型，通过反射器的合理设计、添加和安装，不但提高了光线自氙灯至增益介质表面的传输效率，也可以通过反射器引导光线的定向传输，提高增益介质表面光强分布的均匀性，最终提升放大器的增益和改善激光光束质量。附图说明图1为原片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递方法的结构示意图；图2为本专利技术方法实施例1结构示意图；图3为本专利技术方法实施例2结构示意图；图4为本专利技术方法实施例3结构示意图。具体实施方式下面通过实施例详述本专利技术，但本专利技术范围并不限于下述的实施例。实施例1原片状放大器的氙灯1泵浦结构如图1，认为氙灯1是基于外表面的无数个点光源组成的泵浦源，利用氙灯1背部仿渐开线反射器2将背向增益介质6表面的二维平面内的光线无吸收的(或者少量吸收)一次或者多次反射出去，增加了光线传输至增益介质6表面的几率，另外通过放大器腔体内添加上水平放置的平面反射器5和7，减少了光线的泄漏，一定程度上提高了氙灯光的传输效率，其中增益介质6呈布儒斯特角放置。先请参阅图2，图2为本专利技术方法实施例1结构示意图，由图可见，本专利技术提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传输效率的方法，该方法为：氙灯1发光模型为表面朗伯体发光光源模型，氙灯1两端添加反射器，放大器腔体内添加反射器。所述的氙灯两端添加的反射器为第一反射器3和第二反射器4，所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器5和第四反射器7，所述第一反射器3和第二反射器4与所述的氙灯1端面夹角为β°，所述的第三反射器5和第四反射器7与增益介质6上下端面的夹角为α°。所述的第一反射器3、第二反射器4、第三反射器5和第四反射器7的面型为平面，所述的β为30°，α＝0，充分将空间4π立体角内的光线传递至增益介质6表面，提高增益介质6表面的总光强。利用TracePro.Expert软件对不同光谱的光线进行了光线追迹，结果显示，采用本专利技术提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法，即通过氙灯1两端添加β为30°、面型为平面的第一反射器3和第二反射器4，光强/总光强较原放大器氙灯1泵浦结构(图1)从32.7％提升到了36.2％，提升了氙灯光的传递效率。实施例2原片状放大器的氙灯1泵浦结构如图1，请参阅实施例1。先请参阅图3，图3为本专利技术方法实施例2结构示意图，由图可见，本专利技术提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传输效率的方法，该方法为：氙灯1发光模型为表面朗伯体发光光源模型，放大器腔体内添加反射器。所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器5和第四反射器7，所述的第三反射器7和第四反射器7与增益介6上、下端面的夹角为α°。所述的第三反射器5和第四反射器7的面型为平面，所述的α为5°，充分将空间4π立体角内的光线传递至增益介质6表面，提高增益介质6表面的总光强。利用TracePro.Expert软件对不同光谱的光线进行光线追迹，结果显示，采用本专利技术提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法，即通过将α由0°变为5°，增益介质6表面光强/总光强较原片状放大器泵浦结构(图1)从32.7％提升到了35.2％，提升了氙灯光的传输效率。实施例3原片状放大器的氙灯1泵浦结构如图1，请参阅实施例1。先请参阅图4，图4为本专利技术方法实施例3结构示意图，由图可见，本专利技术提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传输效率的方法，该方法为：氙灯1发光模型为表面朗伯体发光光源模型，氙灯两端添加反射器，放大器腔体内添加反射器。所述的氙灯两端添加的反射器为第一反射器3和第二反射器4，所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器5和第四反射器7，所述第一反射器3和第二反射器4与所述的氙灯1端面夹角为β°，所述的第三反射器5和第四反射器7与增益介质6上、下端面的夹角为α°。所述的第一反射3、第二反射器4、第三反射器5和第四反射器7的面型为平面，所述的β为30°，α＝5°，充分将空间4π立体角内的光线传递至增益介质6表面，提高增益介质6表面的总光强。利用TracePro.Expert软件对不同光谱的光线进行光线追迹，结果显示，采用本专利技术提升片状放大器中提升氙灯光至增益介质传递效率的方法，即氙灯1两端添加β为30°、面型为平面的第一反射器3和第二反射器4，以及改变放大器腔体内面型为平面的第三反射器5和第四反射器7的安装角度α(5°)，增益介质6表面的光强/总光强较原放大器泵浦结构(图1)从32.7％提升到了39.8％，提升了光线的传输效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法，该方法为：氙灯(1)发光模型为表面朗伯体发光光源模型，氙灯(1)两端添加反射器，放大器腔体内添加反射器，其特点在于，所述的氙灯(1)两端添加的反射器为第一反射器(3)和第二反射器(4)，所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器(5)和第四反射器(7)，所述第一反射器(3)和第二反射器(4)与所述的氙灯(1)端面夹角为β°，所述的第三反射器(5)和第四反射器(7)与增益介质(6)上下端面的夹角为α°。

【技术特征摘要】
1.一种提升片状放大器中氙灯光至增益介质表面传递效率的方法，该方法为：氙灯(1)发光模型为表面朗伯体发光光源模型，氙灯(1)两端添加反射器，放大器腔体内添加反射器，其特点在于，所述的氙灯(1)两端添加的反射器为第一反射器(3)和第二反射器(4)，所述的放大器腔体内添加的反射器为第三反射器(5)和第四反射器(7)，所述第一反射器(3)和第二反射器(4)与所述的氙灯(1)端面夹角为β°，所述的第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李养帅，朱健强，王利，周申蕾，冯滔，张艳丽，张军勇，王冰燕，周琼，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31