本发明专利技术涉及极简腔型的再生激光放大器，该激光放大器包括再生谐振腔和激光元件，所述的再生谐振腔包括薄片状钛宝石晶体和一片平面反射镜。再生腔腔型结构简单，易于调节，薄片状的结构有利于晶体散热，提高放大激光的光束质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种再生激光放大器，特别涉及采用薄片钛宝石晶体作为增益介质的极简腔型的再生激光放大器。
技术介绍
依据不同的能量输出要求，超快激光放大装置可能有多级组成，基本可分为预放大和主放大，前者属于小信号放大，后者则属于强信号放大。预放大一般是由再生放大器组成的，它能够把nj量级的飞秒激光 脉冲放大到mj量级。再生腔中使用的钛宝石晶体一般都在IOmm以上，再生放大过程中，当泵浦激光脉冲注入钛宝石晶体后，至少有30%的泵浦能量转换为热能沉积在晶体中，热源与泵浦激光在晶体中的空间分布相同。由于激光介质激活区内温度的不均匀分布会产生如热透镜、应力双折射等热效应，且晶体越长越明显，这些效应会导致腔内光斑模式的畸变，从而导致最终输出放大激光的光束质量以及脉冲能量的降低，因此高效率的散热通常是设计高平均功率激光放大器时考虑的重要因素之一。再生激光放大腔内除需放置钛宝石晶体作为增益介质以及偏振元器件作为激光脉冲选单、倒空器件，还包括多个光学镜片构成再生激光谐振腔，复杂的腔型结构导致了激光调节难度高、激光器体积庞大等缺陷，一定程度上限制了再生激光放大器的应用。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种采用极简腔型的再生激光放大器，以一块薄片状的钛宝石晶体作为增益介质，由这片钛宝石晶体和一片平面反射镜共同构成再生谐振腔，腔型结构简单，易于调节，薄片状的结构有利于晶体散热，提高放大激光的光束质量。本专利技术的技术方案如下 极简腔型的再生激光放大器，该激光放大器包括再生谐振腔和激光元件，所述的再生谐振腔包括薄片状钛宝石晶体和一片平面反射镜。所述薄片钛宝石晶体为圆片状结构，其厚度远小于其直径。所述薄片钛宝石晶体的厚度为2mm,直径为10mm。所述薄片钛宝石晶体前表面为通光面，镀有对泵浦激光和放大激光增透的高阈值双色介质膜；晶体后表面为反射面，镀有对泵浦激光和放大激光高反射的高阈值双色介质膜。所述再生谐振腔内设置有薄膜偏振片TFP和普克尔盒PC来实现放大激光的选单和倒空。所述激光元件包括透镜、平面反射镜、旋光器、格兰棱镜和波片。本专利技术的优点为 本专利技术极简腔的再生激光放大器腔型结构简单，易于调节，薄片状的结构有利于晶体散热，提高放大激光的光束质量。附图说明图I为薄片钛宝石晶体示意 图2为再生谐振腔示意 图3为再生放大激光器实验装置图。具体实施例方式如图I所示为薄片钛宝石晶体示意图 ，该钛宝石晶体为圆片状结构，其厚度L远小于其直径D。晶体前表面为通光面，镀有对泵浦激光和放大激光增透的高阈值双色介质膜；晶体后表面为反射面，镀有对泵浦激光和放大激光高反射的高阈值双色介质膜。泵浦激光采用端面泵浦方式，经过晶体前表面入射到晶体中，泵浦激光被晶体吸收后，剩余的激光会被晶体后表面反射从而被再次吸收，这相当于对晶体进行了二次泵浦，提高了泵浦激光在晶体中的总吸收效率。如图2所示，所述再生谐振腔由薄片钛宝石晶体和平面反射镜构成，腔内插入偏振元器件实现激光脉冲的选单和倒空。如图3所示为使用薄片钛宝石晶体作为增益介质的再生放大激光器的实验装置图，薄片钛宝石晶体Ti:S厚度为2mm，直径为10mm。薄片钛宝石晶体不仅作为增益介质，也作为反射镜，与平面全反镜Ml共同构成再生谐振腔。腔内插入薄膜偏振片TFP和普克尔盒PC实现放大激光的选单和倒空。λ /4波片WP、法拉第旋光器FR以及格兰棱镜GP共同组成隔离系统，若激光经过FR后再经过WP，偏振方向不变；相反，若激光经过WP后再经过FR，偏振方向将旋转90°。泵浦激光由透镜Μ6聚焦后，先后经过平面反射镜Μ4和Μ5反射后，注入薄片钛宝石晶体Ti:s。种子激光为经过展宽的钛宝石激光，垂直偏振方向，种子激光由平面反射镜M3反射进入隔离系统，偏振方向不变，再由平面反射镜M2反射，经由薄膜偏振片TFP以垂直偏振方向注入再生谐振腔。放大激光脉冲以垂直偏振方向经薄膜偏振片TFP反射后从再生谐振腔内导出，经过M3反射进入隔离系统，放大激光先后通过WP和FR后变为水平偏振偏振方向，再经格兰棱镜GP透射输出。种子激光进入再生腔后的放大过程如下当普克尔盒PC上未加偏压时，它相当于λ /4波片，这样当激光脉冲连续两次经过它时，偏振方向将改变90° ;相反，当普克尔盒PC加偏压时，它则相等于一 λ/2波片，这样当激光脉冲连续两次经过它时，偏振方向不发生改变。首先普克尔盒PC处于未加电状态，这样垂直偏振的种子激光由薄膜偏振片TFP反射后先经过普克尔盒PC—次，再经过平面全反腔镜Ml反射后二次经过普克尔盒PC，偏振方向变为水平偏振，激光将透过薄膜偏振片TFP，并将进入薄片钛宝石晶体Ti:S ;此时迅速给普克尔盒PC加电，这样水平偏振的种子激光再次往返经过普克尔盒PC后偏振方向不发生改变，因此该脉冲将会在腔内迅速振荡放大；当其能量放大到最大饱和值时，迅速去掉普克尔盒PC上的高压，放大脉冲再次往返经过普克尔盒PC后偏振方向将由水平偏振变成垂直偏振，从而被薄膜偏振片TFP反射导出腔外。当普克尔盒PC处于加压状态时，被薄膜偏振片TFP注入腔内的其它种子激光，在回到薄膜偏振片TFP处时，因已通过普克尔盒PC两次，偏振方向仍为垂直偏振，这样它们将又被薄膜偏振片TFP直接反射出腔外，未经过薄片钛宝石晶体，不会参与再生放大过程，因此始终只有一个种子激光脉冲在谐振腔内得到了放大。最后所应说明的是，以上实施方式仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制。本领域的普通技术人员应当理解，对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本专利技术的精神和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要 求范围当中。权利要求1.极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，该激光放大器包括再生谐振腔和激光元件，所述的再生谐振腔包括薄片状钛宝石晶体和一片平面反射镜。2.根据权利要求I所述的极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，所述薄片钛宝石晶体为圆片状结构，其厚度远小于其直径。3.根据权利要求2所述的极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，所述薄片钛宝石晶体的厚度为2mm,直径为10mm。4.根据权利要求I所述的极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，所述薄片钛宝石晶体前表面为通光面，镀有对泵浦激光和放大激光増透的高阈值双色介质膜；晶体后表面为反射面，镀有对泵浦激光和放大激光高反射的高阈值双色介质膜。5.根据权利要求I所述的极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，所述再生谐振腔内设置有薄膜偏振片TFP和普克尔盒PC来实现放大激光的选单和倒空。6.根据权利要求I所述的极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，所述激光元件包括透镜、平面反射镜、旋光器、格兰棱镜和波片。全文摘要本专利技术涉及极简腔型的再生激光放大器，该激光放大器包括再生谐振腔和激光元件，所述的再生谐振腔包括薄片状钛宝石晶体和一片平面反射镜。再生腔腔型结构简单，易于调节，薄片状的结构有利于晶体散热，提高放大激光的光束质量。文档编号H01S3/08GK102769244SQ20121025218公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日专利技术者赵环 申请人:北京无线电计量测试研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
极简腔型的再生激光放大器，其特征在于，该激光放大器包括再生谐振腔和激光元件，所述的再生谐振腔包括薄片状钛宝石晶体和一片平面反射镜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵环，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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