一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法技术

本发明专利技术涉及薄片激光器技术领域，具体为一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法。该方法包括如下步骤：设定光强的目标吸收率、增益薄片的数目以及增益介质的吸收系数；根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度；利用所述目标吸收率、所述吸收系数、所述增益介质的总厚度以及所述增益薄片的数目，确定所述增益介质的分割节点；根据所述分割节点得到各增益薄片中增益介质的厚度。本发明专利技术提出了分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，通过控制薄片增益介质厚度的方法实现增益匀化，提高增益匀化的均匀度，并降低增益匀化的成本。并降低增益匀化的成本。并降低增益匀化的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法
[0001]本专利技术涉及薄片激光器
，具体为一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法。

技术介绍

[0002]近年来光泵浦薄片激光系统是最具发展前景的激光系统之一。因为在现有技术中直接液冷分布式增益薄片激光器具有紧凑的结构、高效液体冷却的方法以及灵活的夹持机制，所以成为高功率固体激光器的研究热点。
[0003]目前该类型激光器是实现增益匀化的主要方法，现有技术中采用掺杂不同浓度增益介质的方法，将中间增益介质的掺杂浓度设计为最高，向外逐渐递减，两侧薄片的掺杂浓度最低，以此来实现每一片增益介质的吸收效率基本相同，但是现有方法对增益介质的浓度控制要求较高，不利于精准控制增益介质的浓度，不益于增益匀化的均匀度。

技术实现思路

[0004]针对现有方法的缺陷以及实际应用的不足，本专利技术通过控制每片增益介质厚度的方法，使得每片增益介质的吸收效率相同，进而提高增益匀化的均匀度，进一步实现更高精度更低成本的增益匀化。第一方面本专利技术提供了一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其包括如下步骤，设定光强的目标吸收率、增益薄片的数目以及增益介质的吸收系数；根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度；利用所述目标吸收率、所述吸收系数、所述增益介质的总厚度以及所述增益薄片的数目，确定所述增益介质的分割节点；根据所述分割节点得到各增益薄片中增益介质的厚度。本专利技术基于增益介质表层为增益薄片，各增益薄片增益介质的厚度不同，多片激光增益介质串接在一个增益模块上的方法，使得每一片增益介质的吸收效率基本相同，提高增益匀化的均匀度。
[0005]可选地，所述根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度包括：基于增益介质对泵浦光具有负指数吸收作用的特性；根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度。本专利技术利用目标吸收率和吸收系数等预设值得到增益介质的总厚度，保证增益介质的总厚度符合实际需求量，进而提高了专利技术的准确性和适用性。
[0006]可选地，所述根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度，满足如下公式：
[0007][0008]其中，l
n
表示增益介质的总厚度，Q表示光强的目标吸收率，α表示增益介质的吸收系数。本专利技术通过公式计算得到增益介质的总厚度，算法计算方式提高了本专利技术相关数据的准确性和可靠性。
[0009]可选地，所述利用所述目标吸收率、所述吸收系数、所述增益介质的总厚度以及所述增益薄片的数目，确定增益介质的分割节点包括：设置吸收效率函数，所述吸收效率函数包括第一吸收效率函数和第二吸收效率函数；根据所述第一吸收效率函数和第二吸收效率
函数确定所述增益介质的分割节点。本专利技术通过设置各端点所对应的吸收效率函数进一步获得增益介质的分割节点，利于准确得到各薄片增益介质的厚度。
[0010]可选地，所述设置吸收效率函数包括：设置第一吸收效率函数，且公式如下：
[0011]Q1(l)＝exp(
‑
αl)
[0012]其中，Q1(l)表示第一吸收效率函数，exp表示自然常数e为底的指数函数，α表示增益介质的吸收系数，l表示增益介质的分割节点。本专利技术针对泵浦的不同端点设置对应的吸收函数，可以准确地获得增益介质的分割点，并且在相似领域中可以参考使用。
[0013]可选地，所述设置吸收效率函数包括：设置第二吸收效率函数，且公式如下：
[0014]Q2(l)＝exp(αl
‑
αl
n
)
[0015]其中，Q2(l)表示第二吸收效率函数，exp表示自然常数e为底的指数函数，α表示增益介质的吸收系数，l表示增益介质的分割节点，l
n
表示增益介质的总厚度。本专利技术通过公式计算得到相关数据，利于增益介质最后的分割，使得每片增益介质的吸收效率基本相同。
[0016]可选地，所述确定所述增益介质的分割节点，满足如下公式：
[0017][0018]其中，Q1(l)表示第一吸收效率函数，l
i
‑1表示增益介质的第i
‑
1分割节点，l
i
表示增益介质的第i分割节点，Q2(l)表示第二吸收效率函数，Q表示光强的目标吸收率，n表示增益薄片的数目。本专利技术利用吸收效率函数来确定增益介质的分割点，得到每片薄片增益介质部分的厚度，确保每片增益介质的吸收效率基本相同，在相关领域有很高的实用性。
[0019]可选地，所述根据所述分割节点得到各增益薄片中增益介质的厚度包括：根据所述分割节点得到相邻分割节点的差值；利用所述相邻分割节点的差值得到各增益薄片中增益介质的厚度；所述相邻分割节点的差值，满足如下公式：
[0020]L
i
＝l
i
‑
l
i
‑1[0021]其中，L
i
表示各薄片中增益介质的厚度，l
i
表示增益介质的第i分割节点，l
i
‑1表示增益介质的第i
‑
1分割节点。本专利技术的增益介质由增益介质部分和非增益介质部分组成，本实施例中各增益薄片的增益介质部分和非增益介质部分通过键合进行连结，以下描述的各增益薄片都是通过键合实现组合，以保证各增益薄片的总厚度保持一致，利于达到每片薄片的吸收效率相同的目的。
[0022]可选地，所述增益薄片包括增益介质和非增益介质，且每个增益薄片的厚度均相同，所述分布式增益薄片激光器的增益匀化方法还包括：对所述增益薄片中增益介质的所占比例，以及非增益介质的所占比例进行分配。本专利技术利用各薄片中增益介质的厚度占比，进一步分配各薄片增益介质的厚度，利于实现各增益薄片的吸收效率基本相同，从而提高增益匀化的均匀度。
[0023]第二方面，本专利技术还提供了一种分布式增益薄片激光器，能够高效地执行本专利技术所提供的一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，所述分布式增益薄片激光器包括多个增益薄片，每个增益薄片的厚度均相同，且每片增益介质的吸收效率基本相同。本专利技术的一种分布式增益薄片激光器，每片增益介质的吸收效率相同，提高增益匀化的均匀度，进一步实现更高精度更低成本的增益匀化，提升本专利技术整体适用性和实际应用能力。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的分布式增益薄片激光器的增益匀化方法流程图；
[0025]图2为本专利技术的分布式增益薄片激光器的吸收效率示意图；
[0026]图3为本专利技术的分布式增益薄片激光器的增益薄片示意图；
[0027]图4为本专利技术的分布式增益薄片激光器的增益薄片中增益介质的占比以及增益匀化效果图；
[0028]图5为本专利技术的分布式增益薄片激光器的增益介质模块示意图。
具体实施方式
[0029]下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其特征在于，包括如下步骤：设定光强的目标吸收率、增益薄片的数目以及增益介质的吸收系数；根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度；利用所述目标吸收率、所述吸收系数、所述增益介质的总厚度以及所述增益薄片的数目，确定所述增益介质的分割节点；根据所述分割节点得到各增益薄片中增益介质的厚度。2.根据权利要求1分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其特征在于，所述根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度包括：基于增益介质对泵浦光具有负指数吸收作用的特性；根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度。3.根据权利要求2分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其特征在于，所述根据所述目标吸收率和所述吸收系数得到增益介质的总厚度，满足如下公式：其中，l
n
表示增益介质的总厚度，Q表示光强的目标吸收率，α表示增益介质的吸收系数。4.根据权利要求1分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其特征在于，所述利用所述目标吸收率、所述吸收系数、所述增益介质的总厚度以及所述增益薄片的数目，确定增益介质的分割节点包括：设置吸收效率函数，所述吸收效率函数包括第一吸收效率函数和第二吸收效率函数；根据所述第一吸收效率函数和第二吸收效率函数确定所述增益介质的分割节点。5.根据权利要求4分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其特征在于，所述设置吸收效率函数包括：设置第一吸收效率函数，且公式如下：Q1(l)＝exp(
‑
αl)其中，Q1(l)表示第一吸收效率函数，exp表示自然常数e为底的指数函数，α表示增益介质的吸收系数，l表示增益介质的分割节点。6.根据权利要求4分布式增益薄片激光器的增益匀化方法，其特征在于，所述设置吸收效率函数包括：设置第二吸收效率函数，且公式如下：Q2(l)＝exp(αl
‑
αl
n

【专利技术属性】
技术研发人员：王柯，周雅诵，邓可然，王惟泽，蒋茂华，徐一宁，陈杰，张鹏，杨泽林，
申请(专利权)人：国网湖北省电力公司恩施市供电公司，
类型：发明
国别省市：