[发明专利]一种高光束质量的脉冲掺钛蓝宝石激光器

说明书

技术领域

本发明属于固体激光技术，具体涉及一种新型的高光束质量的脉冲掺钛蓝宝石激光装置。

背景技术

超短超强激光是近十年来激光技术和物理学最前沿的研究内容之一，由于这一研究领域的持续快速发展，目前人们在实验室已经得到聚焦功率密度大于10²²W/cm²的光场强度。在这种超高强度光场的作用下，物质将表现出前所未有的极端非线性效应，并导致许多全新的物理现象和物理问题，从而为人们取得创新的学术思想提供了重要的前沿研究平台。基于啁啾脉冲放大技术的掺钛蓝宝石激光放大装置，因其增益高、输出能量大以及性能稳定可靠等优点，已成为超短超强激光脉冲的标准台面来源，在强场科学领域具有极其广泛和重要的研究及应用价值

依据不同的能量输出要求，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。预放大器一般分为再生放大和多通放大，其将经过展宽后的锁模激光直接放大，能够把nJ量级的脉冲能量放大到mJ量级，放大比达到10⁶～10⁷量级。为了提高增益，同时也为降低激光脉冲(包括泵浦光和振荡光)对增益晶体表面的破坏，人们在放大器中使用的掺钛蓝宝石晶体长度一般都在10mm以上。放大过程中，当泵浦激光脉冲注入掺钛蓝宝石晶体后，至少有30％的泵浦能量转换为热能沉积在晶体中(η=1-λpumpλlasing=1-532nm800nm=0.335]]>)[文献1，V.Ramanathan，J.Lee，S.B.Xu，X.M.Wang，L.Williams，W.Malphurs，and D.H.Reitze，“Analysis ofthermal aberrations in a high average power singlestage Ti：sapphireregenerative chirped pulse amplifier：Simulation and experimen”，Review ofScientific Instruments 77103103(2006)，文献2，G.Wagner，M.Shiler，and V.Wulfmeyer，“Simulations of thermal lensing of a Ti：Sapphire crysrtalend-pumped with high average power”，Optics Express 138045(2005)]，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、热致双折射等热效应，这些效应会导致腔内光斑模式的畸变，从而导致最终输出激光的光束质量以及脉冲能量的降低[文献3，W.Koechner，Solid-State Laser Engineering，3rd ed.，SpringerSeries in Optical Sciences，Berlin，Germany：Springer- Verlag(1992)]，严重时由于聚焦效应会导致晶体及仪器的损坏。因此高效率的散热和对激光介质激活区内温度差造成的热效应的消除，通常是设计激光器，尤其是大能量、高重复频率激光系统时需要考虑的重要因素之一。