[发明专利]传导冷却的激光主振荡功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器，特别是一种传导冷却的激光主振荡功率放大器。可实现高效率、高光束质量、高脉冲能量激光输出。

背景技术

实现传导冷却高光束质量、高脉冲能量和高效率激光输出成为近几年空间激光发展的重要技术指标，也是空间激光向前发展的重要推动力。过去几种常见的泵浦方式如下：

侧面泵浦棒状激光介质和稳定谐振腔。传统的侧面泵浦的棒状激光介质，高平均功率运转下，由于严重的热透镜、热致双折射，使得输出激光发生畸变，很难获得高光束质量激光输出。

侧面泵浦直通板状激光介质和稳定腔、非稳定腔，均匀泵浦和均匀冷却，板状激光介质在厚度方向上呈现一维分布，但在高功率运转时，仍然有热效应的存在。很难得到高光束质量输出。

侧面泵浦切成布如斯特角“之”字形光路传输板状激光介质和非稳定、稳定、棱镜谐振腔。“之”字形光路传输的板状激光介质通过平均温度可以消除沿着厚度方向上的一阶热聚焦，提高了光束质量，但是使用稳定谐振腔时，由于其模体积较小，不能充分利用激光介质，故而不能获得高效率输出。传统非稳定谐振腔虽然可以获得大的模体积，但是输出的是环状激光束。棱镜谐振腔虽然可以提高对准的失调性，由于其本身是线性腔，不能获得高光束质量激光输出。

总之，以上几种方式很难获得高光束质量、高效率、高脉冲能量或者高平均功率输出。

发明内容

本发明的目的在于改进上述现有技术的不足，提供一种传导冷却的激光主振荡功率放大器，该激光主振荡功率放大器既要能够提高光束质量、又能够实现高效率高脉冲能量激光输出，并具有结构紧凑，简单和稳定的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种传导冷却的激光主振荡功率放大器，由振荡器和放大器构成：所述振荡器的组成包括一端面切成布如斯特角的板条增益介质，在该板条增益介质长度方向上，一端是变反射率的输出凸面镜，另一端依次是偏振片、Q开关、四分之一波片和凹面后腔镜，该板条增益介质一侧面为柱透镜和激光二极管阵列，另一侧面与桥式无氧铜热沉粘结在一起；

所述放大器的构成包括一矩形放大板条，在该矩形放大板条的一端的布儒斯特角的入射光路上有法拉第隔离器和偏振片，返回光路上有第三平面反射镜和四分之一波片，在该矩形放大板条的另一端设有光路折返的第一平面反射镜和第二平面反射镜，该矩形放大板条的两侧分别设有第二激光二极管阵列和第二激光二极管阵列；

所述的振荡器输出的激光经所述放大器的法拉第隔离器和偏振片以布儒斯特角进入所述的矩形放大板条，出射后经过第一平面反射镜和第二平面反射镜反射后，再以布儒斯特角进入矩形放大板条，激光从矩形放大板条输出后经过四分之一波片和第三反射镜反射后沿着原光路返回，最后激光从偏振片耦合输出，实现四程放大；

所述的矩形放大器板条的上下两个大面通过铟与铜金属夹持装置固定，所述的板条增益介质、矩形放大板条和激光二极管阵列发出多余的热量通过位于所述的金属夹持装置的热管排出。

所述的板条增益介质为切成布儒斯特角的板条状的激光晶体。

所述的可变反射率输出镜的反射率径向分布呈高斯形分布，或超高斯形分布。

所述的偏振片、调Q开关和四分之一波片组成调Q装置。

所述的激光二极管阵列为单层线阵，其快轴沿着激光板条长度方向排列，所述的柱透镜为平凸结构。

所述的矩形放大板条是激光晶体矩形板条。

所述的平面反射镜的反射率大于99.9％。

本发明的优点：

本发明中，采用传导冷却避免了由于对流冷却造成的对激光板条全反射面的污染，且有较高的传热效率，从而更加适合在空间应用。

本发明中，谐振腔采用带有变反射率输出耦合器的非稳定腔，可以同时获得大模体积和高光束质量激光输出，提高了激光输出效率。

本发明中，激光介质采用切成布儒斯特角的“之”字形光路传输激光板条在“之”字面内消除一阶热聚焦、应力双折射和退偏效应，从而提高了光束质量。

本发明中，放大器中激光“之”字形光路传输实现四程放大，具有泵浦提取效率高，光束质量好的优点。

附图说明

图1是本发明传导冷却的激光主振荡功率放大器实施例的振荡器的结构示意图

图2是本发明传导冷却的激光主振荡功率放大器实施例的放大器的结构示意图

图3是本发明传导冷却的激光主振荡功率放大器实施例的放大器装配示意图

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，不应以此限制本发明的保护范围。