激光放大器系统技术方案

为了以可简化谐振腔构造的方式改善激光放大器系统(10)，其中激光放大器系统包括谐振腔(12)，其具有光学谐振腔元件(24，34)和至少一个激光活化介质(LM)，光学谐振腔元件确定了沿着光轴传播的谐振腔辐射场的路线，本发明专利技术提出谐振腔设计为开口谐振腔，并具有从第一虚拟分离面(22，52)延伸的第一谐振腔部分和从第二虚拟分离面(32，54)延伸的第二谐振腔部分，谐振腔部分的尺度被光学地设计为在每一虚拟分离面中，谐振腔辐射场具有对应于相同谐振腔模式的辐射场状态，光学独立于谐振腔的放大单元(14，50)设置在第一和所述第二虚拟分离面之间，该放大单元包括至少一个激光活化介质，并以相对于谐振腔模式的中立方式耦合对应于相同谐振腔模式的辐射场状态。在一个实施例中，放大单元(50)形成1∶1望远镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种激光放大器系统，其包括谐振腔和至少一种激光活化介质，所述谐振腔具有确定了沿着光轴传播的谐振腔辐射场的路线的光学谐振腔元件。
技术介绍
此类型的激光放大器系统是传统激光放大器系统，其中激光放大器系统的构造方面的问题在于，对于谐振腔的构造来说，必须考虑激光活化介质的光学行为，因此，获得的谐振腔辐射场始终依赖于激光活化介质的光学行为。具体地讲，当激光活化介质的光学行为变化时，获得的谐振腔辐射场也将变化，因此谐振腔的构造必须适应激光活化介质的变化的光学性质。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于改善开始所描述类型的激光放大器系统，使得能够简化谐振腔的构造。这一目的将根据本专利技术在开始所描述类型的激光放大器系统中实现，其中谐振腔被设计为开口谐振腔(split resonator)，并具有从第一虚拟分离面延伸的第一谐振腔部分和从第二虚拟分离面延伸的第二谐振腔部分，所述谐振腔部分的尺度被光学地设计为使得在虚拟分离面中的每一个中，所述谐振腔辐射场具有对应于相同谐振腔模式的辐射场状态，光学独立于所述谐振腔的放大单元设置在第一和所述第二虚拟分离面之间，该放大单元包括至少一个激光活化介质，并以相对于谐振腔模式的中立方式耦合对应于相同谐振腔模式的辐射场状态。可以看出，根据本专利技术的方案的优点在于放大单元光学独立于谐振腔，因此，谐振腔的尺度设计以及谐振腔模式的确定可独立于放大单元的光学性质。同时，可独立于谐振腔构造并操作放大单元，使得对于放大单元来说，可同样地独立于谐振腔来进行尺度设计。一个尤其有利的方案使得所述放大单元包括至少一个放大器模块，其中所述至少一个激光活化介质设置在所述放大器模块中。在这一方面，所述至少一个放大器模块可以最多变化的方式进行设计。其可被构造为其与放大单元的所有剩余光学元件一起以相对于谐振腔模式的中立方式工作。尤其有利的是，所述至少一个放大器模块以相对于谐振腔模式的光学中立方式作用，使得放大器模块形成单元，该单元可优选地以可扩展(scalable)方式布置在放大单元中，即，在放大单元中布置多次。为了使放大单元一起以相对于谐振腔模式的中立方式作用，优选的是，以相对于谐振腔模式的中立方式作用的至少一个放大器模块以光学中立方式耦合到虚拟分离面。一个尤其有利的方案使得每一放大器模块在第一虚拟模块端面和第二虚拟模块端面之间延伸，并且其尺度被光学地设计为在激光放大器系统以预定功率范围内的至少平均功率运行期间，其在至少一个中心区域中以保持强度分布形状的方式将表示一个模块端面中放大器模块辐射场的辐射场状态的强度分布变换至另一模块端面，并且第一个模块端面耦合至第一分离面，第二个模块端面耦合至第二分离面。因此，此方案确保放大器模块执行两个模块端面之间辐射场状态的变换，而不会由于保持强度分布形状的变换导致不利地影响谐振腔模式。另外，优选的是，至少在所述中心区域中，在模块端面的由于成像而分别彼此关联的位置中，归一化至其最大值的强度分布的强度值彼此偏离最大达所述最大值的20%，其中这些强度值表示单个辐射场状态值。作为这一条件的结果，优选确定强度分布的单个强度值彼此仅具有有限的变化， 因此谐振腔模式不会经历任何基础的改变。优选的是，至少在中心区域中，在模块端面的由于成像而分别彼此关联的位置中， 表示单个辐射场状态值的强度分布的强度值彼此偏离最大达所述最大值的15%。更佳的是，至少在中心区域中，在模块端面的由于成像而分别彼此关联的位置中， 表示单个辐射场状态值的强度分布的强度值彼此偏离最大达所述最大值的10%，甚至更有利的是，至少在中心区域中，在模块端面的由于成像而分别彼此关联的位置中，表示单个辐射场状态值的强度分布的强度值彼此偏离最大达所述最大值的5%。单个位置由于成像而关联的概念应理解为在准确成像的情况下，单个位置彼此清晰关联，在失焦成像的情况下，关联变为在一个模块端面的位置的失焦图像在另一模块端面中的情况下，该位置的失焦图像的中心点将被视为关联的位置。尤其有利的是，所述至少一个放大器模块本质上以保持强度分布形状的方式将一个虚拟模块端面中的归一化至其最大值的强度分布变换至另一虚拟模块端面。另外，对于放大器模块的行为而言额外的有利条件是，所述至少一个放大器模块至少在中心区域中以保持相位分布形状的方式将表示辐射场状态的相位分布从一个模块端面变换至另一模块端面。该附加条件表示在对谐振腔模式影响很小的情况下，放大器模块的最佳光学行为的附加澄清。在这一方面，尤其有利的是，模块端面的由于成像而分别彼此关联的位置中的相位分布的相位值的差在每一点处小于4拉德。更佳的是，模块端面中的相位分布的差在每一点处小于3拉德。甚至更佳的是，模块端面中的相位分布的差在每一点处小于2拉德，尤其有利的是，模块端面中的相位分布的差在每一点处小于1拉德。没有结合前面有关各个实施例的说明更详细地定义中心区域。中心区域被便利地定义为使得中心区域对应于包含了放大器模块辐射场的总功率的80%的放大器模块辐射场的最小横截面积。结合在放大单元中放大器模块的布置，迄今为止仅定义了其光学耦合。一个尤其有利的方案使得放大单元包括一个放大器模块，所述模块端面中的第一个与第一分离面以光学中立方式耦合，优选地重合，并且模块端面中的第二个与第二分离面以光学中立方式耦合，优选地重合。另外，迄今为止仅结合放大单元描述了至少一个放大器模块。一个尤其有利的方案使得放大单元包括若干放大器模块。通过这一方案，一致的优点在于放大器模块本身以保持强度分布形状的方式作用，并且在适合时，还有利地以保持相位分布形状的方式作用，以使得在一个放大单元中可使用若干这样的放大器模块(需要时，其具有相同的构造)。在这一方面，尤其有利的是，形成整体的若干放大器模块一个接一个地设置在分离面之间，并且在连续的放大器模块的情况下，第一模块端面以光学中立方式耦合至第二模块端面，并且在放大器模块整体中，第一放大器模块的第一模块端面光学耦合至一个分离面，并且最后一个放大器模块的第二模块端面光学耦合至另一分离面。一个尤其有利的方案使得连续放大器模块的第一模块端面与第二模块端面重合， 放大器模块的整体中的第一放大器模块的第一模块端面与一个分离面以光学中立方式耦合(优选重合)，最后一个放大器模块的第二模块端面与另一分离面以光学中立方式耦合 (优选重合)。除了目前为止描述的方案之外或作为替代，根据本专利技术的激光系统的一个有利的实施例使得所述谐振腔被设计为开口谐振腔，并具有从第一虚拟分离面延伸的第一谐振腔部分和从第二虚拟分离面延伸的第二谐振腔部分，至少一个放大器模块设置在第一和第二虚拟分离面之间，所述放大器模块包括至少一个激光活化介质，所述至少一个放大器模块设置在分离面之间，使得至少一个放大器模块的第一模块端面以光学中立方式耦合至第一分离面，所述至少一个放大器模块的第二模块端面以光学中立方式耦合至第二分离面，在所述激光放大器系统以预定功率范围内的至少平均功率运行期间，所述至少一个放大器模块在所述模块端面之间形成放大器模块辐射场，所述辐射场至少在中心区域中将所述模块端面中的辐射场状态以光学准中立方式彼此耦合。所述至少一个放大器模块到第一分离面或第二分离面的光学准中立(尤其是中立)耦合应理解为该耦合导致各分离面中的辐射场状态与对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿道夫·吉森，延斯·门德，格哈德·斯平德勒，约亨·施派泽，
申请(专利权)人：德国航空航天中心，
类型：发明
国别省市：