一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，包括：泵浦光源；种子光源；抛物面镜，用于接收并反射泵浦光和种子光；碟片晶体，用于多次接收抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并将泵浦光和种子光放大反射回抛物面镜；多个棱镜组，用于接收抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并将泵浦光和种子光反射回抛物面镜，与抛物面镜组成一个4f成像系统；分离输出单元，用于接收抛物面反射的泵浦光和种子光，并对泵浦光和种子光进行分离。本实用新型专利技术能够在多程泵浦光学结构基础上实现同光路上的激光放大，简化放大器整体结构。同时,泵浦光通道数的实现简易可调，配合泵浦光斑和种子光斑直径大小可调，提高泵浦光泵浦效率和种子光的放大效率。大效率。大效率。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器


[0001]本技术涉及超快激光器
，特别涉及一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器。

技术介绍

[0002]目前超快激光厂商主要采用光纤激光技术，但由于光纤模场面积受到限制，无法实现高峰值功率、高平均功率的超快脉冲激光器产品。板条激光器和碟片激光器有一定的可比性，其主要采取侧面泵浦，具有体积小、级联简便等优点，但光束需要进行整形，输出的光束质量因此有所降低。碟片激光因其独特的结构设计，从根本上解决了传统固体激光器无法避免的热效应难题，其输出光束具有极佳的光束质量且具有高峰值功率、高平均功率和高光电转换效率等优势。
[0003]碟片激光器的核心思想是将激光增益介质打磨至很薄的厚度，从后表面连接热沉直接进行冷却，泵浦时产生的热量很快可以从背面带走，从而极大减少激光工作时累积的热量和相应的不良影响。同时由于激光在增益介质中的光程很短，受晶体介质色散影响极小，有利于避免高峰值功率激光脉冲形成的有害非线性效应，可以实现高能量、高平均功率超短脉冲激光的平稳运行，这也是碟片激光技术相较于光纤激光技术最大的优势。
[0004]但是由于碟片晶体很薄，故对泵浦光的吸收效率比较低。泵浦模块的光学结构有利于泵浦光来回多次在碟片上进行反射，使得碟片晶体可以多次吸收残余泵浦光，提高泵浦光吸收率。目前碟片激光器中泵浦模块结构主要采用单抛物面空间旋转多程泵浦的方式。对应的光学结构分别为单抛物面与多个棱镜和单抛物面镜与两个大型棱镜构成，实现光束空间旋转的多次泵浦。此外，现有技术提出的共轭双抛物面的多程泵浦方案也可以较好的解决碟片对泵浦光的低吸收率的问题。
[0005]由于碟片晶体很薄，碟片单次反射产生的激光增益只有10％左右。需要利用在碟片晶体来回往复提取存储的能量可对种子光进行放大。多程放大器是碟片激光器提高输出功率，同时实现高光束质量的重要途经。目前实现多程放大器主要由分立的光学元件实现被放大光在碟片晶体来回反射，从而得到功率放大，该结构相对庞大繁杂，成本较高，稳定可靠性也有待提高。

技术实现思路

[0006]本技术实施例提供了一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，旨在基于泵浦光的光学结构实现同光路上的激光放大，简化放大器整体结构。
[0007]本技术实施例提供了一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，包括：
[0008]泵浦光源，用于生成泵浦光；
[0009]种子光源，用于生成种子光；
[0010]抛物面镜，用于接收并反射所述泵浦光和种子光；
[0011]碟片晶体，设置于所述抛物面镜的焦平面处，用于多次接收所述抛物面镜反射的
泵浦光和种子光，并将所述泵浦光和种子光放大反射回所述抛物面镜；
[0012]多个棱镜组，围绕所述碟片晶体设置，每一棱镜组均用于接收所述抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并将所述泵浦光和种子光反射回所述抛物面镜；所述抛物面镜与多个棱镜组组成一个4f成像系统，并在所述碟片晶体上对泵浦光和种子光斑进行多次成像，以保证多次反射后所述碟片晶体上的光斑大小保持不变和高度重合；
[0013]分离输出单元，用于接收所述抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并对所述泵浦光和种子光进行分离，以输出经过所述碟片晶体多次放大的种子光，以及使泵浦光沿原光路返回。
[0014]进一步的，多个所述棱镜组之间存在相对夹角，且所述相对夹角固定或者可调，以调整泵浦光在所述碟片晶体的光斑成像次数。
[0015]进一步的，每一所述棱镜组包括两个棱镜，两个所述棱镜之间的夹角为90
°
。
[0016]进一步的，还包括设置于所述泵浦光源与所述抛物面镜之间以及所述种子光源与所述抛物面镜之间的光束融合单元，用于将所述泵浦光和种子光融合为同一光束，并出射至所述4f成像系统。
[0017]进一步的，所述光束融合单元包括：
[0018]第一透镜组，设置于所述泵浦光源的前方，以使所述泵浦光的光斑直径连续可调；
[0019]第二透镜组，设置于所述种子光源的前方，以使所述种子光的光斑直径连续可调；
[0020]双色合束镜，设置于所述第一透镜组和第二透镜组的出射光路上，用于通过所述泵浦光及反射所述种子光，以将所述泵浦光和种子光合并为同一光束；
[0021]反射镜，设置于所述第二透镜组和双色合束镜之间，用于将所述种子光反射至所述双色合束镜。
[0022]进一步的，所述每一所述棱镜组和所述抛物面镜均镀有在940
‑
970nm和1000
‑
1064nm组合波段或者940
‑
1030nm波段具有高损伤阈值的反射膜。
[0023]进一步的，所述抛物面镜的中间开设有一通孔，用于外光路的激光腔的搭建和激光输出以及观察所述碟片晶体上的激光光斑。
[0024]进一步的，所述碟片晶体的上表面和下表面均镀有泵浦辐射场和激光辐射场波段的增透膜和反射膜，且所述反射膜的下方布置有用于冷却散热的热沉。
[0025]进一步的，所述泵浦光源为经过光学系统整形输出且带尾纤的半导体激光器，所述泵浦光源的波长为940nm或969nm；
[0026]所述种子光源为连续光、脉冲持续时间、脉冲重复或者可调脉冲串形状的光源。
[0027]进一步的，所述分离输出单元为对泵浦光波段进行反射和对种子光进行透射的双色镜。
[0028]本技术实施例基于多程泵浦和多程放大器的光路共通特性，提出了一种泵浦和放大光路合二为一的多光程激光泵浦放大器结构，本技术实施例通过优化光学设计，基于现有的泵浦光模块的光学结构，在同光路上实现激光的放大。在本技术实施例所提供的紧凑型多程碟片激光泵浦放大器中，关于泵浦光的布置用于增加碟片必要的泵浦光辐射场的吸收和种子光放大，同时，为了减少热透镜和色散的影响，进一步减小碟片的厚度是非常有利的。另外，由于薄的增益介质会降低碟片与激光活性介质的对泵浦光的吸收和对种子光的放大，因此泵浦光通道数的实现简易可调，增加泵浦光和种子光通过碟片的
反射次数，从而提高光转换效率。还有，泵浦光斑和种子光斑直径大小可调，如此可提高泵浦光泵浦效率和种子光的放大效率，特别地，当种子和泵浦光斑直径大小比为0.6
‑
0.8时，种子光放大效率和光束质量达到最优平衡。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本技术实施例提供的一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器的结构示意图；
[0031]图2为本技术实施例提供的一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器的另一结构示意图；
[0032]图3为本技术实施例提供的一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，其特征在于，包括：泵浦光源，用于生成泵浦光；种子光源，用于生成种子光；抛物面镜，用于接收并反射所述泵浦光和种子光；碟片晶体，设置于所述抛物面镜的焦平面处，用于多次接收所述抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并将所述泵浦光和种子光放大反射回所述抛物面镜；多个棱镜组，围绕所述碟片晶体设置，每一棱镜组均用于接收所述抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并将所述泵浦光和种子光反射回所述抛物面镜；所述抛物面镜与多个棱镜组组成一个4f成像系统，并在所述碟片晶体上对泵浦光和种子光斑进行多次成像，以保证多次反射后所述碟片晶体上的光斑大小保持不变和高度重合；分离输出单元，用于接收所述抛物面镜反射的泵浦光和种子光，并对所述泵浦光和种子光进行分离，以输出经过所述碟片晶体多次放大的种子光，以及使泵浦光沿原光路返回。2.根据权利要求1所述的紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，其特征在于，多个所述棱镜组之间存在相对夹角，且所述相对夹角固定或者可调，以调整泵浦光在所述碟片晶体的光斑成像次数。3.根据权利要求1所述的紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，其特征在于，每一所述棱镜组包括两个棱镜，两个所述棱镜之间的夹角为90
°
。4.根据权利要求1所述的紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，其特征在于，还包括设置于所述泵浦光源与所述抛物面镜之间以及所述种子光源与所述抛物面镜之间的光束融合单元，用于将所述泵浦光和种子光融合为同一光束，并出射至所述4f成像系统中。5.根据权利要求4所述的紧凑型多光程碟片激光泵浦放大器，其特征在于，所述光束融合单元包括：第一透镜组，设置于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万辉，牛姜维，
申请(专利权)人：深圳市辉宏激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：