[发明专利]一种高集成度的高功率脉冲激光放大器

说明书

本发明公开一种高集成度的高功率脉冲激光放大器，包括：一个晶体板条增益模块、两组屋脊棱镜阵列、两组尾纤耦合LD泵浦阵列和两个对应泵浦耦合模块，所述晶体板条增益模块，用于为激光放大提供增益；所述尾纤耦合LD泵浦阵列，用于为晶体板条增益模块提供激励，所述屋脊棱镜阵列位于晶体板条两端，设置在种子激光的行进方向上，用于控制激光束在晶体板条内的路径，所述泵浦耦合模块设置在泵浦光束的行进方向上，用于对泵浦光在晶体板条内的分布进行整形，所述尾纤耦合LD泵浦阵列由多个光纤耦合输出的半导体激光器组成；本发明结构紧凑且易于调节，使用一个增益模块即可针对皮秒激光实现数百瓦级的高增益放大。

技术领域

本发明涉及脉冲激光放大器技术领域，具体为一种高集成度的高功率脉冲激光放大器。

背景技术

大功率超快激光器具有脉宽可控、重频可调、脉冲能量高等特点，在生物医学、光学参量振荡、生物显微成像等领域有着越来越广泛的应用，逐渐成为现代生物成像和分析系统中日益重要的工具。

然而，无论是光纤激光器、半导体激光器还是固体激光器，其直接产生超快脉冲激光的功率都相对有限，在众多应用场合，必须采用合适的激光放大器对脉冲种子源进行放大，以满足实际需求。

现有的高功率脉冲激光放大器在调节上操作复杂，不便于调节，耗费大量的时间，同时无法使用一个增益模块即可针对皮秒激光实现数百瓦级的高增益放大，为此，我们提出一种高集成度的高功率脉冲激光放大器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高集成度的高功率脉冲激光放大器，通过种子光在在x-z平面中以“之”字光路行进，在y-z平面中，屋脊棱镜约束反射的种子激光在板条中与泵浦光阵列中下一排双端耦合的泵浦光同光轴，泵浦光束从晶体板条的两个底面靠近端面处注入，并经两端的斜面反射后在板条内形成多条增益区，种子激光在掺杂晶体中利用泵浦光提供的能量可实现数百瓦级的高增益放大，能量转换效率高，结构紧凑且易于调节，仅使用一个增益模块即可实现高增益放大。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)通过种子光在x-z平面中以“之”字光路行进，在y-z平面中，屋脊棱镜约束反射的种子激光在板条中与泵浦光阵列中下一排双端耦合的泵浦光同光轴，泵浦光束从晶体板条的两个底面靠近端面处注入，并经两端的斜面反射后在板条内形成多条增益区，来解决现有技术中无法使用一个增益模块实现高增益放大的问题；

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高集成度的高功率脉冲激光放大器，包括：一个晶体板条增益模块、两组屋脊棱镜阵列、两组尾纤耦合LD泵浦阵列和两个对应泵浦耦合模块。

所述晶体板条增益模块，用于为激光放大提供增益；

所述尾纤耦合LD泵浦阵列，用于为晶体板条增益模块提供激励；

所述屋脊棱镜阵列位于晶体板条两端，设置在种子激光的行进方向上，用于控制激光束在晶体板条内的路径；

所述泵浦耦合模块设置在泵浦光束的行进方向上，用于对泵浦光在晶体板条内的分布进行整形。

作为本发明的进一步改进方案：所述尾纤耦合LD泵浦阵列由多个光纤耦合输出的半导体激光器组成，光纤输出端平行排列，每根光纤带有输出端帽并配置准直透镜，保证尾纤耦合LD泵浦阵列输出的各泵浦光束的光轴平行。

作为本发明的进一步改进方案：所述泵浦耦合模块由一组光轴平行的透镜阵列组成，所述透镜阵列中的透镜数量与所述尾纤耦合LD泵浦阵列中泵浦源数量相同，其光轴与泵浦光光轴一致，透镜的焦距既满足对尾纤输出的发散泵浦进行汇聚的要求，又保证透镜的焦平面在板条沿z轴方向的中心。