一种基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器，包括泵浦源H，种子源I，复合结构的双包层铒玻璃平面波导，铜热沉以及直通冷却液。其中复合结构的双包层铒玻璃平面波导由A、B、C、D、E、F、G七个部分采用扩散键合法制备，能实现高泵浦均匀性、高效率、低ASE的特点。本发明专利技术所述的基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器结构紧凑，可靠性高，易于实现大能量输出目标，实现工程应用。实现工程应用。实现工程应用。

A double clad erbium glass planar waveguide multi-pass amplifier based on composite structure

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器


[0001]本专利技术涉及一种基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器。设计了新的结构，包括泵浦结构、种子光放大结构、ASE抑制结构，使用扩散键合法制备的复合结构双包层铒玻璃平面波导，具有高泵浦均匀性、高效率、低ASE、热管理性能优异、结构紧凑的特点。属于固体激光放大器


技术介绍

[0002]1.5μm波段对人眼的损伤阈值较高，并且处于大气窗口，拥有在空气及烟雾环境中穿透力高、目标反射率优良等突出优点，成为人们研究人眼安全激光器的热点波段。
[0003]目前，可以通过多种手段获得1.5μm波段的激光，一类是利用非线性晶体实现频率转换，常用的有光参量振荡(OPO)、拉曼实现频率变换，但该方法结构复杂，非线性效应严重。另一类是采用Er
3+
离子直接受激辐射跃迁获得1.5μm激光，如LD泵浦Er
3+
/Yb
3+
共掺磷酸盐玻璃激光器，该方法结构简单，性能稳定，但玻璃的导热性能差，损伤阈值低，难以达到高功率输出。
[0004]针对现有激光器存在的不足，本专利技术设计了一种基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器，具有实现高泵浦均匀性、高效率、低ASE的特点。采用扩散键合法制备的复合结构双包层铒玻璃平面波导，采用铜热沉并通冷却液进行大面冷却，进一步缓解增益介质的热负载，整个放大器结构紧凑，可靠性高，易于实现大能量输出目标，实现工程应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器，实现高泵浦均匀性、高效率、低ASE、热管理性能优异、结构紧凑的特点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用双通泵浦的方式，器件包括泵浦源H，种子源I，采用扩散键合法制备的复合结构的双包层铒玻璃平面波导，铜热沉，以及直通冷却液。此复合结构的双包层铒玻璃平面波导包括26个面：A的左表面1、右表面2，B的后表面3、左表面4、右表面5，C的前表面6、左表面7、右表面8，D的后表面9、前表面10、左表面11、右表面12，E的后表面13、前表面14、左表面15、右表面16，F的后表面17、前表面18、左表面19、右表面20，上表面21，G的后表面22、前表面23、左表面24、右表面25，下表面26。在B的后表面3，C的前表面6，D的后表面9、前表面10，E的后表面13、前表面14镀与泵浦波长λ1相同的增透膜，在A的左表面1、右表面2，C的左表面7、右表面8镀与种子光波长λ2相同的全反膜，在B的左表面4、右表面5镀与种子光波长λ2相同的增透膜。A、B、C、D、E、F、G七部分采用扩散键合法制备，双包层铒玻璃平面波导多通放大器与铜热沉接触面贴合铟箔，夹在两个铜热沉中间，确保放大器散热良好，通入冷却液进行冷却。两个泵浦源H分别置于B后表面3和C前表面6的中心位置，对泵浦源进行冷却，保证泵浦光发光光谱稳定性，以减小由于温漂造成的吸收不充分的问题。
[0007]浦源H对称分布在复合结构的双包层铒玻璃平面波导两侧，泵浦光首先经过无掺杂的光学玻璃B后表面3(C前表面6)和内包层氟化镁D后表面22(前表面10)、E后表面13(前
表面14)充分打散后多次反射被增益介质A吸收。
[0008]复合结构的双包层铒玻璃平面波导左右侧面有一定的楔角α，种子源I发出的种子光从介质B左表面4以角度β进入双包层铒玻璃平面波导后，多次反射后存在一个“回拉”现象，最后从介质B右表面5出射。
[0009]本专利技术设计了全新复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器，实现了对传统固体放大器不足的改进，具有以下特点：
[0010]1、本专利技术的复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器，与传统侧泵不同，泵浦光先经过端头介质B(C)和内包层氟化镁D、E充分匀化后再进入增益介质被吸收，这样的有利于提高泵浦吸收均匀性，降低热效应的影响。
[0011]2、复合结构的双包层铒玻璃平面波导通过设计一定的楔角α，种子光多次反射后存在一个“回拉”现象，有利于种子光在较小区域获得更长的增益距离，获得高增益输出。
[0012]3、与普通平面波导相比，由于键合了端层B，种子光可以先通过光学玻璃B，再进入增益介质A提取储能，有利于进一步减少空洞面积，提高储能利用率。
[0013]4、种子光采用非闭合光路的方式，相比闭合光路能够有效抑制种子光传播方向产生的ASE，同时复合结构的双包层铒玻璃平面波导F层和G层都为对泵浦光λ1不吸收，对种子光波长λ2有吸收的材料，能有效抑制大面产生的ASE。
[0014]5、复合结构的双包层铒玻璃平面波导采用铜热沉并通冷却液进行大面冷却，保留传统板条激光器大面冷却的特点，减小增益介质A泵浦端面的变形和损伤，缓解了增益介质的热负载。且复合结构的双包层铒玻璃平面波导采用扩散键合法制备，使放大器整体结构更加简单紧凑。
[0015]6、此外本专利技术的复合结构可采用不同的泵浦源，更换不同种类的复合结构介质获得不同放大器，且专利技术整体结构成本低，具有实质性的特点和显著进步，易于实现大能量的目标，实现工程应用。
附图说明
[0016]图1是复合结构的双包层铒玻璃平面波导三维立体图。
[0017]图2是复合结构的双包层铒玻璃平面波导主视图。
[0018]图3是复合结构的双包层铒玻璃平面波导左视图。
[0019]图4是复合结构的双包层铒玻璃平面波导俯视图。
[0020]图5是复合结构的双包层铒玻璃平面波导放大器俯视图。
[0021]图6是复合结构的双包层铒玻璃平面波导放大器侧视图。
[0022]图7复合结构的双包层铒玻璃平面波导放大器泵浦光路侧视图(a)和俯视图(b)。
[0023]图8非复合结构与复合结构的双包层铒玻璃平面波导放大器z方向泵浦光吸收分布图
[0024]图9是非复合结构(a)与复合结构(b)的双包层铒玻璃平面波导放大器z方向非复合结构温度分布图
[0025]图10是非复合结构(a)与复合结构(b)的双包层铒玻璃平面波导放大器种子光光路图。
[0026]图11是掺钴硅酸盐玻璃的透过率光谱图。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员能更好的理解本专利技术中的技术方案，下面结合附图1至图11对本专利技术的复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器的内容作进一步说明：
[0028]参阅图1，图2，图3，图4，分别是复合结构的双包层铒玻璃平面波导三维立体图，主视图，左视图，俯视图。本专利技术的复合结构的双包层铒玻璃平面波导由A、B、C、D、E、F、G七部分采用扩散键合法制备。其中A是中间芯层，作为增益介质；B、C同种介质作为两端芯层；D、E同种介质作为内包层；F、G同种介质作为外包层。其中A增益介质采用Er
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/Yb
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：glass；B、C介质采用无掺杂的光学玻璃；D、E通常采用与介质A折射率匹配的介质氟化镁；F、G采用能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合结构的双包层铒玻璃平面波导多通放大器，其特征在于：采用复合结构的双包层铒玻璃平面波导；采用扩散键合法制备的复合结构缓解增益介质的热负载；包括泵浦源H，种子源I，复合结构的双包层铒玻璃平面波导，铜热沉以及直通冷却液。复合结构的双包层铒玻璃平面波导由A、B、C、D、E、F、G七个部分采用扩散键合法制备；A是中间芯层，作为增益介质；B、C同种介质作为两端芯层；D、E同种介质作为内包层；F、G同种介质作为外包层；A增益介质采用Er，Yb：glass；B、C介质采用无掺杂的光学玻璃；D、E采用与介质A折射率匹配的介质氟化镁；F、G采用能吸收ASE限制泵浦光的材料钴玻璃；复合结构的双包层铒玻璃平面波导包括26个面：A的左表面1、右表面2，B的后表面3、左表面4、右表面5，C的前表面6、左表面7、右表面8，D的后表面9、前表面10、左表面11、右表面12，E的后表面13、前表面14、左表面15、右表面16，F的后表面17、前表面18、左表面19、右表面20，上表面21，G的后表面22、前表面23、左表面24、右表面25，下表面26；在B的后表面3，C的前表面6，D的后表面9、前表面10，E的后表面13、前表面14镀与泵浦波长λ1相同的增透膜，在A的左表面1、右表面2，C的左表面7、右表面8镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷訇，黎泽军，李强，刘大鹏，惠勇凌，朱占达，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：