[实用新型]一种片状放大器泵浦腔结构

说明书

本实用新型属于高功率固体激光器领域，特别是涉及一种新型高效紧凑片状放大器泵浦腔结构。所述片状放大器泵浦腔结构，包括灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ、片框、上三角板反射器、下三角板反射器和结构支撑件，其特征在于：灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ中的密排的氙灯背面采用短翼仿渐开线镀银反射器；上下三角板反射器采用V形布置。提供了一种结构更加紧凑、小信号增益系数更大、增益均匀性更好的高效紧凑型片状激光放大器泵浦腔结构。

技术领域

本实用新型属于高功率固体激光器领域，特别是涉及一种新型高效紧凑片状放大器泵浦腔结构。

背景技术

在高功率固体激光驱动器30多年的发展历程中，激光驱动器技术得到了飞速的发展，特别是在激光惯性约束聚变技术的激励下，世界许多国家的重要单位和实验室都对各种规模和各种水平的超高功率激光驱动器进行了大量研究，在这些激光驱动器中，非常重要的一个模块是片状激光放大器，它主要解决装置纵向能流传递转换问题，是整个驱动器的核心部分，其性能的好坏直接影响装置的输出能量和功率，对系统的总体性能有着重要影响。在片状激光放大器中，泵浦腔的作用是将泵浦源发射的泵浦光高效均匀的传输到增益介质表面，泵浦密度、腔传输效率、泵浦均匀性和泵浦腔体积等参数是衡量一个泵浦腔水平的主要参数。

目前国内外常用的片状激光放大器的泵浦腔结构为氙灯列阵泵浦，背面加平板或者渐开线反射器，设计中无法兼顾体积、泵浦密度和泵浦效率。以400mm口径放大器为例，泵浦腔中氙灯的最常用排布是6-8-6，进一步增加灯数量，会导致等离子体吸收增加，同时降低腔传输效率和器件可靠性。这对于追求更高增益、更高集成度的放大器而言是一个瓶颈。

因此当前迫切需要一种针对片状激光放大器泵浦腔的泵浦密度、效率、尺寸和均匀性的优化装置。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型的目的是从结构设计和参数优化出发，提供一种结构紧凑、小信号增益系数大、增益均匀性较好的高效紧凑型片状激光放大器泵浦腔结构。

本实用新型的基本思路是：在传统片状激光放大器泵浦腔基础上，合理设计泵浦腔结构：基于密排的氙灯数量，对氙灯背面的渐开线反射器辅以合适的修正系数；对上下三角板反射器的位置和角度进行优化；对泵浦腔中各元器件相对位置进行进一步的紧凑型设计，从而达到提高腔传输效率、减小泵浦腔体积的目标。具体技术方案是，所述片状激光放大器泵浦腔结构，包括灯箱Ⅰ、灯箱Ⅱ、片腔、上三角板反射器、下三角板反射器和结构支撑件。灯箱由密排的氙灯阵列、短翼渐开线反射器、隔板玻璃和结构支撑件构成，氙灯背面采用短翼仿渐开线镀银反射器，其作用是提供高效、空间均匀辐照的面状泵浦源；片腔为布儒斯特角放置的金属框架，用于安装固定增益介质，上下三角板反射器采用“V”形布置，作用是将部分氙灯光反射到增益介质上，提高腔传输效率，结构支撑件则提供所有元器件的结构支撑和形状保持。

所述短翼仿渐开线镀银反射器的渐开线修正系数1.2～1.5，翼展修正系数：240～280。

上三角板反射器与下三角板反射器为V形布置，短边角度为6°，长边角度为3°。

灯箱中的灯为14支。

上三角板反射器和下三角反射器分别位于片箱的上下表面，分别由两片组成，大的一片与片腔顶端或底端平面成3°角，小的一片则与片腔顶端或底端平面成6°，上三角反射器的底端与固定增益介质的压框下边缘齐平，下三角板反射器的顶端与压框上边缘平齐；所述灯箱I和灯箱II相对于片箱沿主光路方向呈非对称错位分布，并且灯箱I的右侧面和灯箱II的左侧面分别与增益介质的左边缘线和右边缘线平行；所述灯箱I和灯箱II中，侧面均设有平板反射器。

有益效果：本实用新型中每个灯箱由14支细灯组成，相对于现有泵浦腔水平减小了氙灯口径、增加了氙灯的数量，提高了光效和均匀性。通过优化氙灯背面短翼仿渐开线反射器，避免了效率的降低，通过该设计保证了在不降低效率的情况下提高了泵浦腔的泵浦密度和泵浦均匀性，或者是在相同的泵浦密度下提高了效率和泵浦均匀性；