[实用新型]一种孔径扩展的板条激光增益模块及激光放大系统

说明书

本实用新型公开了一种孔径扩展的板条激光增益模块及激光放大系统，涉及固体激光技术领域，包括板条激光增益介质，沿所述板条激光增益介质的厚度方向增加一段扩展区，所述扩展区可作为激光通光的路径。所述扩展区由厘米级厚度的非掺杂材料与原掺杂材料键合而成，其端面与原掺杂区域的端面一齐按指定角度切割。本实用新型的孔径扩展的板条激光增益模块可以在不明显影响板条散热效果的前提下增加介质厚度，以扩展通光孔径，可大大降低高峰值功率应用中端面膜层的损伤概率，同时可以显著减小激光注入时的衍射损耗。

技术领域

本实用新型涉及固体激光技术领域，尤其涉及一种孔径扩展的板条激光增益模块及激光放大系统。

背景技术

短脉冲激光通常是指脉冲宽度在数十纳秒及以下的脉冲激光。短脉冲激光器因其光与物质的特殊作用效果，在远程精密测量、精密加工上有很重要的应用，这些应用对激光器的激光能量和重复频率提出了较高的要求。目前多采用MOPA(主振荡器多级放大)方式将锁模振荡器输出的小能量种子光逐级放大，以获得大能量输出高平均功率输出。板条激光器在此领域显示出了显著的技术优势：相比传统的棒状激光器散热能力强、储能体积大，相比光纤激光器不易产生非线性效应，且结构紧凑、可靠性高，是当前短脉冲大能量激光器研究的热点。

然而，空间碎片探测、汤姆逊散射诊断、激光冲击强化及反导系统激光雷达等应用对激光器的脉冲能量及重复频率提出了极高的要求，有些应用多要求峰值功率达到300MW以上。受热效应限制，高功率运行的板条激光增益介质均较薄，其激光孔径的截面积通常小于1cm²，则峰值功率密度大于300MW/cm²，这对板条介质表面所镀增透膜的抗损伤阈值提出了极高的要求，实际工作环境中的温湿条件会对膜层性能产生显著影响。传统的解决方案为改良镀膜工艺以提高膜层质量，但达到理想的效果存在很大困难。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种孔径扩展的板条激光增益模块及激光放大系统，用以解决现有板条激光放大器在高峰值功率短脉冲应用中峰值功率密度过高，导致其表面膜层损伤的概率过高的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种孔径扩展的板条激光增益模块，包括板条激光增益介质，沿所述板条激光增益介质的厚度方向键合有一段扩展区，所述扩展区作为激光通光的路径。

可选的，所述扩展区由厘米级厚度的非掺杂材料制成。

可选的，所述扩展区的端面与掺杂区的端面按指定角度切割。

可选的，所述板条激光增益介质为双面焊接的板条激光增益介质，所述扩展区键合在所述双面焊接的板条激光增益介质的中心线位置，所述双面焊接的板条激光增益介质被所述扩展区分为两个掺杂区。

可选的，所述板条激光增益介质为单面焊接的板条激光增益介质，所述扩展区键合在所述单面焊接的板条激光增益介质的非焊接面上，所述单面焊接的板条激光增益介质包括一个掺杂区。

可选的，所述板条激光增益介质的焊接面被焊接到微通道冷却器上，所述微通道冷却器通过铟层连接至所述板条激光增益介质的焊接面。

可选的，所述板条激光增益介质的焊接面镀有消倏逝波膜，所述板条激光增益介质的端面镀有增透膜。

可选的，所述掺杂区的材料为Nd:YAG，掺杂区的掺杂浓度0.1％～1.5％，所述非掺杂材料为YAG；

或，所述掺杂区的材料为Nd:YLF，掺杂区的掺杂浓度0.1％～1.5％，所述非掺杂材料为YLF；

或，所述掺杂区的材料为Yb:YAG，掺杂区的掺杂浓度0.1％～20％，所述非掺杂材料为YAG。

第二方面，本实用新型实施例提供一种激光放大系统，包括：泵浦结构，双色镜，种子源，种子光耦合系统，隔离器以及第一实施例中的孔径扩展的板条激光增益模块；