激光束放大装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于放大多波长激光束的装置(10)，其包括：a.具有前面部(20)和反射后面部(22)的第一放大介质(M1)，这些面部相对于彼此倾斜第一非零倾角，以及b.具有能够接收由第一放大介质(M1)的后面部(22)反射且由前面部(20)折射的光束(F

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光束放大装置
[0001]本专利技术涉及一种用于放大多波长激光束的装置。
[0002]本专利技术的领域是用于科学、工业、医疗和军事应用的固态激光源的领域。更具体地，本专利技术有利地用于有源激光介质材料(例如，水晶)，其沿着激光束的传播轴线与其孔径相比具有较小的厚度，通常小于1：3。
[0003]泵浦激光技术近年来得到了大幅发展，并且现在能够具有提供至少一百瓦的平均泵浦功率的脉冲激光源。
[0004]然而，一定数量的构造不能匹配寻求高能量和高平均功率(更高重复率)的新一代泵浦激光器。
[0005]在当前技术水平下，使用了对有源激光介质的形状因子进行研究的不同的方案在有源激光介质中提取热能，通常为放大器光纤、极薄盘、板条和所谓的厚盘。
[0006]厚盘的方案非常适用于诸如非晶态材料(例如玻璃)、透明陶瓷或诸如Ti:SA(钛:蓝宝石的缩写)的水晶的特定有源激光介质。由于材料的较大放大光谱，该方案能够实现高能量水平、高平均功率和短脉冲持续时间。
[0007]在厚盘技术中，有源激光介质通过其后面部来冷却。随后通过为液体或气体的流体或者固体来实现冷却。这种通过后面部进行的冷却增大了换热表面。此外，可使用相同方式沿着激光穿过有源激光介质传播的方向产生热梯度，并且还用于实现较高的热提取。与有源激光介质中的温度变化相关的折射率变化是主要沿着与激光束的传播方向相同的方向定向的梯度。
[0008]然而，后表面冷却的激光放大装置由于有源激光介质(例如，水晶)的反射后表面而导致光束在几何上折返。有源激光介质的输出面部因此与输入面部相同，这意味着在主脉冲之前发现乱真脉冲(归因于前面部上的乱真反射)，因此降低了脉冲的时间对比度。时间对比度被定义为主脉冲的强度与该脉冲的底部和/或任何乱真脉冲之间的比值。
[0009]为了避免这种降低，从专利EP2915226B已知如何改变空气/水晶交界面来分离主脉冲和乱真脉冲。为此目的，有源激光介质的前面部相对于其后面部倾斜非零角度。由此，在穿过有源激光介质传播后，乱真反射在空间上与主脉冲分开，并且时间对比度不再会因乱真反射而被降低。
[0010]针对短脉冲(具有宽光谱)，所述角度产生棱镜效应，其通过沿着光束路径定位的补偿棱镜来补偿，如EP2915226B所述。由此，当多次穿越有源激光介质时，必须在放大装置中使用多个棱镜。
[0011]除了财务影响之外，使用用于透射的多个光学零件会产生光学损耗和可能的故障(损坏导致激光器不可用并且产生维修零件和进行重定位的劳动的成本)。
[0012]因此，需要一种在冷却和时间对比度方面保持令人满意的同时使光学损耗最小的放大装置。
[0013]为此，本专利技术的主题是一种用于放大多波长激光束的装置，该装置包括：
[0014]a.具有第一折射率的第一固体有源激光介质，该第一有源激光介质具有至少两个平面的面部，包括用于接收被称为入射光束的要被放大的光束的前面部和反射后面部，前
面部相对于后面部倾斜第一非零倾角，后面部用于被冷却；以及
[0015]b.具有第二折射率的第二固体有源激光介质，该第二有源激光介质具有至少两个平面的面部，包括用于接收由第一有源激光介质的后面部反射且由前面部折射的光束的前面部和反射后面部，前面部相对于后面部倾斜第二非零倾角，后面部用于被冷却，第二有源激光介质沿着由第一有源激光介质的后面部反射且由前面部折射的光束的路径设置，第一倾角、第二倾角和第二有源激光介质的取向使得形成第二有源激光介质的输出光束的每种波长的子光束在第二有源激光介质的输出部处彼此平行。
[0016]根据本专利技术的另外的有益方面，所述装置包括单独地或根据所有技术上可行的组合考虑的以下一个或多个特征：
[0017]‑
第一有源激光介质的前面部垂直于轴线Oz，第一倾角在平面xOz上形成角度β1’
并且在平面yOz上形成角度β
1”，第二倾角在平面xOz上形成角度β2’
并且在平面yOz上形成角度β
2”，满足以下条件：
[0018]并且
[0019]‑
第二有源激光介质相对于第一有源激光介质设置为使得：
[0020]a.第二有源激光介质的前面部平行于第一有源激光介质的前面部；
[0021]并且
[0022]b.第二有源激光介质的后面部平行于第一有源激光介质的后面部；
[0023]‑
第二有源激光介质的输出部处的光束具有与入射光束的直径相比加宽的直径，放大装置包括光学补偿组件，该光学补偿组件用于补偿在第二有源激光介质的输出部处光束的加宽量，使得放大装置的输出部处的光束具有与入射光束的直径基本上相等的直径；
[0024]‑
光学补偿组件包括：
[0025]a.具有第三折射率的第三固体有源激光介质，该第三有源激光介质具有至少两个平面的面部，包括用于接收第二有源激光介质的输出部处的光束的前面部和反射后面部，前面部相对于后面部倾斜第三非零倾角，后面部用于被冷却；
[0026]b.具有第四折射率的第四固体有源激光介质，第四有源激光介质具有至少两个平面的面部，包括用于接收由第三有源激光介质的后面部反射且由前面部折射的光束的前面部和反射后面部，前面部相对于后面部倾斜第四非零倾角，后面部用于被冷却，第四有源激光介质沿着由第三有源激光介质的后面部反射且由前面部折射的光束的路径设置，
[0027]第三倾角、第四倾角、第三有源激光介质的取向和第四有源激光介质的取向使得第四有源激光介质的输出光束的直径基本上等于入射光束的直径，并且使形成输出光束的每种波长的子光束在第四有源激光介质的输出部处彼此平行；
[0028]‑
第三有源激光介质的前面部垂直于轴线Oz，第三倾角在平面xOz上形成角度β3’
并且在平面yOz上形成角度β
3”，第三倾角在平面xOz上形成角度β3’
并且在平面yOz上形成角度β
3”，满足以下条件：
[0029]并且
[0030]‑
第三有源激光介质相对于第四有源激光介质设置为使得：
[0031]a.第三有源激光介质的前面部平行于第四有源激光介质的前面部；
[0032]并且
[0033]b.第三有源激光介质的后面部平行于第四有源激光介质的后面部；
[0034]‑
第一有源激光介质、第二有源激光介质、第三有源激光介质)和第四有源激光介质是相同的；
[0035]‑
第一介质、第二介质、第三介质和第四介质形成所谓的参考放大单元，由第四介质的后面部反射且由前面部折射的光束形成参考放大单元的输出光束，放大装置包括与参考放大单元相同的一个或多个连续的放大单元，每个放大单元都被设置为接收在前的放大单元的输出光束作为输入光束；
[0036]‑
光学补偿组件包括至少一个镜子，该至少一个镜子被设置为使放大装置的输出光束叠加在入射光束上；
[0037]‑
有源激光介质的前面部用于接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于放大多波长激光束的装置(10)，所述装置(10)包括：a.具有第一折射率(n1)的第一固体有源激光介质(M1)，所述第一有源激光介质(M1)具有至少两个平面的面部，包括用于接收被称为入射光束(F
I
)的要被放大的光束的前面部(20)和反射后面部(22)，所述前面部(20)相对于所述后面部(22)倾斜第一非零倾角(β1)，所述后面部(22)用于被冷却；以及b.具有第二折射率(n2)的第二固体有源激光介质(M2)，所述第二有源激光介质(M2)具有至少两个平面的面部，包括用于接收由所述第一有源激光介质(M1)的所述后面部(22)反射且由所述前面部(20)折射的光束(F
R1
)的前面部(20)和反射后面部(22)，所述前面部(20)相对于所述后面部(22)倾斜第二非零倾角(β2)，所述后面部(22)用于被冷却，所述第二有源激光介质(M2)沿着由所述第一有源激光介质(M1)的所述后面部(22)反射且由所述前面部(20)折射的所述光束(F
R1
)的路径设置，所述第一倾角(β1)、所述第二倾角(β2)和所述第二有源激光介质(M2)的取向使得形成所述第二有源激光介质(M2)的输出光束(F
R2
)的每种波长的子光束在所述第二有源激光介质(M2)的输出部处彼此平行。2.根据权利要求1所述的放大装置(10)，其中，所述第一有源激光介质(M1)的所述前面部(20)垂直于轴线Oz，所述第一倾角(β1)在平面xOz上形成角度β1’
并且在平面yOz上形成角度β
1”，所述第二倾角(β2)在平面xOz上形成角度β2’
并且在平面yOz上形成角度β
2”，满足以下条件：并且3.根据权利要求1或2所述的放大装置(10)，其中所述第二有源激光介质(M2)相对于所述第一有源激光介质(M1)设置为使得：a.所述第二有源激光介质(M2)的所述前面部(20)平行于所述第一有源激光介质(M1)的所述前面部(20)；并且b.所述第二有源激光介质(M2)的所述后面部(22)平行于所述第一有源激光介质(M1)的所述后面部(22)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的放大装置(10)，其中，所述第二有源激光介质(M2)的输出部处的所述光束(F
R2
)具有与所述入射光束(F
I
)的直径(Φ)相比加宽的直径(Φ+ΔΦ)，所述放大装置(10)包括光学补偿组件(30)，所述光学补偿组件(30)用于补偿在所述第二有源激光介质(M2)的输出部处所述光束(F
R2
)的加宽量(ΔΦ)，使得所述放大装置(10)的输出部处的光束(F
S
)具有与所述入射光束(F
I
)的所述直径(Φ)基本上相等的直径。5.根据权利要求4所述的放大装置(10)，其中，所述光学补偿组件(30)包括：a.具有第三折射率(n3)的第三固体有源激光介质(M3)，所述第三有源激光介质(M3)具有至少两个平面的面部，包括用于接收所述第二有源激光介质(M2)的输出部处的所述光束(F
R2
)的前面部...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：