薄片再生放大器及放大方法技术

本发明专利技术涉及激光技术领域，尤其涉及一种薄片再生放大器及放大方法，薄片再生放大器包括输入输出光路和放大光路；种子激光经过输入输出光路输入至薄片再生放大器中，种子激光经过放大光路反射放大后得到放大激光，放大激光达到预设阈值后，经过输入输出光路输出；输入输出光路包括光隔离器、第一偏振分光片、旋光器、第二偏振分光片、第一反射镜以及第二反射镜；放大光路包括输入镜、薄片晶体、泵浦装置、第一凹面反射镜以及第二凹面反射镜。本发明专利技术的薄片再生放大器及放大方法中，种子激光能在放大器内单次往返通过薄片晶体的次数显著多于传统的种子激光在放大器内单次往返通过晶体的次数，进而使得中小信号增益倍数也显著提高。进而使得中小信号增益倍数也显著提高。进而使得中小信号增益倍数也显著提高。

【技术实现步骤摘要】
薄片再生放大器及放大方法


[0001]本专利技术涉及激光
，尤其涉及一种薄片再生放大器及放大方法。

技术介绍

[0002]现有放大器只是能够使种子激光单次或少数次往返，单次增益较小，即种子激光在腔内往返一次的增益较小，因此对腔内元器件透过率、反射率等引入的损耗较为敏感，当增益小于损耗后，激光能量不能有效放大。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述问题，提供一种新型结构的薄片再生放大器，所述薄片再生放大器包括输入输出光路和放大光路；种子激光经过所述输入输出光路输入至所述薄片再生放大器中，所述种子激光经过所述放大光路反射放大后得到放大激光，所述放大激光达到预设阈值后，经过所述输入输出光路输出；所述输入输出光路包括光隔离器、第一偏振分光片、旋光器、第二偏振分光片、第一反射镜以及第二反射镜；所述放大光路包括输入镜、薄片晶体、泵浦装置、第一凹面反射镜以及第二凹面反射镜；所述泵浦装置用于为所述薄片晶体提供泵浦光。
[0004]优选的，所述薄片再生放大器还包括控制光路，所述控制光路设置于所述输入输出光路和所述放大光路之间；所述控制光路用于控制所述种子激光在所述放大光路中的往返次数，以使所述放大激光达到所述预设阈值。
[0005]优选的，所述控制光路包括四分之一波片、普克尔盒以及第一平面反射镜。
[0006]优选的，所述薄片晶体与所述第一凹面反射镜的距离为d1，所述第一凹面反射镜与所述第二凹面反射镜的距离为d2，所述第一凹面反射镜的焦距为f1，所述第二凹面反射镜的焦距为f2，各参量有如下关系：。
[0007]优选的，所述种子激光在所述放大光路中单次往返通过所述薄片晶体的次数满足如下关系：4
×
(r
‑
r_beam)/l；其中，r为所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜的半径，r_beam为所述种子激光在所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜处的光斑半径，l为所述种子激光每次入射到所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜处的偏移距离。
[0008]优选的，所述薄片再生放大器还包括第二平面反射镜，所述第二平面反射镜设置于所述第二凹面反射镜之后。
[0009]优选的，所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜的焦距均为f，所述薄片晶体与所述第一凹面反射镜之间的距离为f，所述第二平面反射镜与所述第二凹面反射镜之间的距离为f，所述第一凹面反射镜与所述第二凹面反射镜之间的距离为2f。
[0010]优选的，所述薄片再生放大器还包括凸面反射镜，所述凸面反射镜设置于所述输入输出光路和所述放大光路之间，所述凸面反射镜的直径≥10 mm，所述凸面反射镜的焦距≥10 mm，所述凸面反射镜用于扩大所述种子激光的发散角。
[0011]优选的，所述第一反射镜及所述第二反射镜均为34度全反射镜，所述第一反射镜的直径及所述第二反射镜的直径均≥10 mm。
[0012]本专利技术还提供一种利用上述的薄片再生放大器实现的放大方法，所述放大方法包括步骤：S1、种子激光依次透过光隔离器、第一偏振分光片、旋光器以及第二偏振分光片；所述种子激光为水平偏振激光；S2、透过所述第二偏振分光片的所述种子激光入射进入四分之一波片，并入射进入普克尔盒，所述四分之一波片使所述种子激光的相位延时π/4，所述种子激光从水平偏振激光变为圆偏振激光；所述普克尔盒不施加电压，所述种子激光透过普克尔盒入射至第一平面反射镜；S3、所述第一平面反射镜将所述种子激光反射，并再次透过所述普克尔盒和所述四分之一波片，所述四分之一波片使所述种子激光的相位延时π/4，所述种子激光从圆偏振激光变为垂直偏振激光，所述普克尔盒施加四分之一波电压；S4、所述种子激光入射至所述第二偏振分光片，并被所述第二偏振分光片反射至第一反射镜，所述种子激光被所述第一反射镜反射至薄片晶体；所述种子激光透过所述薄片晶体，得到放大激光；所述放大激光被所述薄片晶体反射至第一凹面反射镜、第二凹面反射镜以及第二平面反射镜，多次在所述薄片晶体、所述第一凹面反射镜、所述第二凹面反射镜以及所述第二平面反射镜之间往返传播后，返回至所述第二偏振分光片；S5、所述第二偏振分光片将所述放大激光反射至所述四分之一波片与所述普克尔盒，并被所述第一平面反射镜原路返回；所述放大激光继续透过所述普克尔盒与所述四分之一波片，并入射至所述第二偏振分光片，所述第二偏振分光片继续将所述放大激光反射至所述薄片晶体重复放大；S6、当所述放大激光达到预设阈值时，关闭所述普克尔盒施加的四分之一波电压，所述放大激光从第二反射镜输出。
[0013]本专利技术的薄片再生放大器及放大方法中，种子激光能在放大器内单次往返通过薄片晶体的次数为4
×
(r
‑
r_
beam)
/l，而传统的种子激光在放大器内单次往返通过晶体的次数为2次，由于小信号增益近似与通过增益介质的长度成正比，本专利技术的薄片再生放大器中，中小信号增益是传统放大器中小信号增益的2
×
(r
‑
r_
beam
)/l倍；即本专利技术的薄片再生放大器中，单次增益是现有薄片再生放大器增益的数倍，因此，对腔内元器件透过率、反射率等引入的损耗不敏感，可以更加有效的放大激光能量。
附图说明
[0014]图1是本专利技术第一种具体实施方式的薄片再生放大器结构示意图。
[0015]图2是本专利技术第二种具体实施方式的薄片再生放大器结构示意图。
[0016]附图标记：光隔离器1、第一偏振分光片21、旋光器3、第二偏振分光片22、四分之一波片4、普克尔盒5、第一平面反射镜61、第二平面反射镜62、第一反射镜71、第二反射镜72、凸面反射镜8、输入镜9、薄片晶体10、泵浦装置11、第一凹面反射镜121、第二凹面反射镜122。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利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例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0018]应当理解，尽管在本专利技术具体实施方式中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些不应限于这些术语。这些术语仅用来将区分开。例如，在不脱离本专利技术具体实施方式范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
[0019]如图1所示，本专利技术第一种具体实施方式中，提供一种新型结构的薄片再生放大器，所述薄片再生放大器包括输入输出光路和放大光路；种子激光经过所述输入输出光路输入至所述薄片再生放大器中，所述种子激光经过所述放大光路反射放大后得到放大激光，所述放大激光达到预设阈值后，经过所述输入输出光路输出。
[0020]具体的，所述输入输出光路包括光隔离器1、第一偏振分光片21、旋光器3、第二偏振分光片22、第一反射镜71以及第二反射镜72；所述放大光路包括输入镜9、薄片晶体10、泵浦装置11、第一凹面反射镜121以及第二凹面反射镜122；泵浦装置11用于为薄片晶体1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄片再生放大器，其特征在于，所述薄片再生放大器包括输入输出光路和放大光路；种子激光经过所述输入输出光路输入至所述薄片再生放大器中，所述种子激光经过所述放大光路反射放大后得到放大激光，所述放大激光达到预设阈值后，经过所述输入输出光路输出；所述输入输出光路包括光隔离器、第一偏振分光片、旋光器、第二偏振分光片、第一反射镜以及第二反射镜；所述放大光路包括输入镜、薄片晶体、泵浦装置、第一凹面反射镜以及第二凹面反射镜；所述泵浦装置用于为所述薄片晶体提供泵浦光。2.如权利要求1所述的薄片再生放大器，其特征在于，所述薄片再生放大器还包括控制光路，所述控制光路设置于所述输入输出光路和所述放大光路之间；所述控制光路用于控制所述种子激光在所述放大光路中的往返次数，以使所述放大激光达到所述预设阈值。3.如权利要求2所述的薄片再生放大器，其特征在于，所述控制光路包括四分之一波片、普克尔盒以及第一平面反射镜。4.如权利要求1所述的薄片再生放大器，其特征在于，所述薄片晶体与所述第一凹面反射镜的距离为d1，所述第一凹面反射镜与所述第二凹面反射镜的距离为d2，所述第一凹面反射镜的焦距为f1，所述第二凹面反射镜的焦距为f2，各参量有如下关系：。5.如权利要求1所述的薄片再生放大器，其特征在于，所述种子激光在所述放大光路中单次往返通过所述薄片晶体的次数满足如下关系：4
×
(r
‑
r_
beam
)/l；其中，r为所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜的半径，r_
beam
为所述种子激光在所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜处的光斑半径，l为所述种子激光每次入射到所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜处的偏移距离。6.如权利要求1所述的薄片再生放大器，其特征在于，所述薄片再生放大器还包括第二平面反射镜，所述第二平面反射镜设置于所述第二凹面反射镜之后。7.如权利要求6所述的薄片再生放大器，其特征在于，所述第一凹面反射镜和所述第二凹面反射镜的焦距均为f，所述薄片晶体与所述第一凹面反射镜之间的距离为f，所述第二平面反射镜与所述第二凹面反射镜之间的距离为f，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，陈毅，孙俊杰，于晶华，姚志焕，何洋，张阔，于德洋，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：