[发明专利]基于直接液冷阵列分布增益模块的变口径多通激光放大器

说明书

本发明公开了一种基于直接液冷阵列分布增益模块的变口径多通激光放大器，包括直接液冷阵列分布增益模块、泵浦光源系统和分区变口径多通放大光路系统；所述泵浦光源系统用于将泵浦光注入所述增益模块中，以使所述增益模块产生激光增益；所述分区变口径多通放大光路系统对输入所述放大器的种子激光进行反射，使其至少两次经过所述增益模块，并对每通次再进入增益模块前的激光的口径进行放大。本发明采用大增益口径的直接液冷阵列式激光增益模块，晶体生热密度低，可以实现有效热管理；利用多通次、口径逐渐变大的放大方式，保证每通次通光功率密度一致，能提高激光提取效率。利用单一增益模块即可实现多通放大，放大器体积小、重量轻、可靠性高。

技术领域

本发明涉及高能激光技术领域，尤其是一种基于直接液冷阵列分布增益模块的分区变口径多通激光放大器。

背景技术

高平均功率全固态激光在前沿科学研究、国民经济、国家安全等领域发挥着重要作用，是激光领域的研究热点和重要方向。目前，美国、日本、俄罗斯等科技发达国家都竞相以国家计划形式支持高功率全固态激光的发展；中国也将其写入《国家中长期科学与技术发展规划纲要2006-2020》，作为激光技术及应用的重大方向之一。

随着激光功率增大而导致的严重热效应成了限制全固态激光器获得高平均功率、高光束质量激光输出的核心问题。主振荡功率放大器是实现高功率固体激光输出的有效方式，常见的是高功率板条放大器，板条放大器以“之”字形光路穿过板条，可以实现像差自补偿。但是板条产热密度高难以实现有效热管理，且通光口径小导致各级放大之间需要采用复杂的4f系统进行相传递，光路复杂，稳定性差。因此，为了支撑全固态高功率激光发展，需要采用新的激光放大构型。

直接液冷是一种有效的热管理方式，在这种高效热管理的支撑下，可以将多片增益介质进行阵列式排列，实现分布式增益。这种增益方式的优点是可以在降低单片增益介质产热率的同时在单位体积内获得极高的增益，实现激光器的紧凑化、小型化。美国专利文献US7366211B2公开了一种液体直接冷却的激光器，所述激光装置是一个将多片介质置于液体中，单通侧泵浦的方式实现激光输出，这是一种新的激光器设计思路。但是对于这样的一种激光器，由于采用单通侧泵的方式，增益介质的负指数吸收导致晶体的增益不均匀，无法实现均匀的激光放大，最终导致激光放大效率低且难以获得高光束质量输出。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于直接液冷阵列分布增益模块的分区变口径多通激光放大器，实现有效热管理的同时实现激光的高效和高光束质量输出。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于直接液冷阵列分布增益模块的分区变口径多通激光放大器，包括直接液冷阵列分布增益模块、泵浦光源系统和分区变口径多通放大光路系统；所述泵浦光源系统用于将泵浦光注入所述增益模块中，以使所述增益模块产生激光增益；所述分区变口径多通放大光路系统对输入所述放大器的种子激光进行反射，使其至少两次经过所述增益模块，并对每通次再进入增益模块前的激光的口径进行放大。

所谓的每通次再进入增益模块前的激光，是指经过增益模块功率放大并出射后，需要再次进入增益模块，但还未进入增益模块的激光。即除种子激光外，其余每通次进入增益模块的激光。对每通次再进入增益模块前的激光的口径进行放大，即对于每通次需要再进入增益模块的激光，在其进入增益模块前，对其口径进行放大。这样，在每通次进入增益模块后，激光口径逐渐变大，能有效规避由于功率密度过高导致增益模块中的增益介质损伤的问题。

上述的激光多通次经过增益模块，每一次经过，增益模块都对激光产生一次增益，实现了采用同一增益模块对激光进行多次放大的目的。同时，该方案采用大增益口径的直接液冷阵列式激光增益模块，其生热密度低，可以实现有效热管理。