[发明专利]一种能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器

说明书

技术领域

本发明属于激光放大器技术领域，具体涉及一种能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器。

背景技术

激光自从被发明以来，已经在科学和工业各个领域得到广泛应用。其中一个重要方面的应用是作为惯性约束聚变（ICF）和惯性聚变能（IFE）的驱动器以及提供极端的物质条件。在此类应用中要求激光束具有非常高的能量或者极高峰值功率，因此激光装置中放大器需要有较高的增益。然而高增益固体激光放大器中自发辐射经增益介质侧边反射容易形成寄生振荡，严重地消耗了增益介质的储能，引起总体效率的降低。

目前抑制寄生振荡的方法主要为包边法。就是在增益介质的侧边包边折射率匹配的吸收物质，利用折射率的匹配将自发辐射光引入包边物质，然后吸收掉，减弱自发辐射光束在侧边的反射，从而达到抑制寄生振荡的目的。折射率匹配是抑制寄生振荡的关键，为了能够较好地抑制寄生振荡需要非常高的包边物质与增益介质折射率匹配水平。较高的折射率匹配要求严重限制了包边物质的选择，从而引起热畸变等一些问题。

还有一种方法是将相对的两个侧边加工成具有一定的微小倾斜角度或者是将侧边加工成布儒斯特角，使自发辐射光束不能在增益介质侧边之间不能形成回路。这种方法也能够在一定程度上防止寄生振荡的产生。实际科研和工程中通常将以上两种方法结合起来使用。

还有另外一种方法是将增益介质侧面做成凹面，由于光束经过凹面的增益介质传输放大之后光束质量会遭到很大的破坏，实际试验和工程中这种方法没有被采用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器。

本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器，包括泵浦系统，增益介质及加持结构件，其特点是增益介质侧边为棱形，棱形的角度为5o至30o，在棱形外包覆有包边物质。

本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器增益介质的棱形为锯齿状。

本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器增益介质的棱形为锥角。

本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器增益介质的包边物质为为铜玻璃、石墨、含碳热熔树脂中的一种。

本发明将增益介质侧边加工成棱角，然后根据需要在棱角外包边吸收物质或者不包边任何物质。使自发辐射光束传输至侧边时在棱角中被多次反射，每次反射都要损失一部分能量，最终反射回来光束的能量处于非常低的水平，并且传输方向与入射时的方向有一定的夹角。从而有效防止寄生振荡的产生。

从棱角中最终反射回来光束的能量与入射光束能量之比成为剩余反射率。通过计算表明，棱角顶角小于30o时剩余反射率较小，能够比较有效地抑制寄生振荡。棱角顶角越小剩余反射率越小，对寄生振荡的抑制效果也越好。但是对于具有非常小棱角的增益介质，加工起来比较困难，而且不便于装夹。一般取棱角在5o至30o之间。

本发明由于利用多次反射降低最终反射光束能量，与普通包边的一次反射相比剩余反射率大大降低了。对于相同的剩余反射率要求，将侧边做成棱角对折射率匹配水平的要求降低了，从而扩大了包边物质的选择范围，可以选择热导率、热致畸变、粘粘性等方面性能较好的物质。将增益介质侧边加工成棱角，由于最终反射回来的光线与入射光线有一定的夹角，在降低剩余反射能量的同时防止了反射回路的产生。将增益介质侧边加工成棱角，与普通包边相比结构简单、容易实现、性能稳定等优点。

附图说明

图1是本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器中的增益介质实施例1的结构示意图。

图2是本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器中的增益介质实施例2的结构示意图。

图3是本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器中的增益介质实施例3的结构示意图。

图4是本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器中的增益介质实施例4的结构示意图。

图5是本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器中的增益介质的棱角中光线轨迹图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器中的增益介质实施例1的结构示意图。本发明的能有效抑制寄生振荡的固体激光放大器的圆盘状增益介质侧边被加工成单一棱角，棱角角度为30o。在棱形外包覆有包边物质铜玻璃。增益介质材料为N31磷酸盐钕玻璃，由加持结构件固定，泵浦源为二极管激光器。