[发明专利]一种基于石墨烯的主振荡功率放大器

说明书

本申请公开了基于石墨烯的主振荡功率放大器，包括主振荡激光器、第一扩束准直器件、透射式石墨烯光隔离器、第一放大器、反射镜、第二扩束准直器件、反射式石墨烯光隔离器、第二放大器；透射式石墨烯光隔离器包括第一基底、位于第一基底正面或第一基底背面的第一石墨烯薄膜；反射式石墨烯光隔离器包括第二基底、位于第二基底正面的第二石墨烯薄膜；第一石墨烯薄膜和第二石墨烯薄膜的直径大于入射激光的直径，第一基底正面、第二基底正面分别为面对第一扩束准直器件的表面、第二扩束准直器件的表面。透射式石墨烯光隔离器和反射式石墨烯光隔离器具有抑制小信号噪声光和大功率激光近无损耗通过的能力，可有效保证主振荡功率放大器的激光功率稳定性。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种基于石墨烯的主振荡功率放大器。

背景技术

高重频、窄脉宽、高功率的CO₂激光在现阶段无法由单台激光器直接产生，主要采用主振荡器的功率放大器(Master Oscillator Power-Amplifier，简称MOPA)的技术途径，即高重频、窄脉宽的主振荡激光经多级放大器进行功率放大获得。

由于放大器的超辐射、光路中插入的各种光学元件的后向反射与散射、各类电光器件的消光比有限性导致的漏光等，严重干扰主振荡激光器和放大器的正常运转，所以需要对这些噪声光进行隔离。对于产生长波红外波段CO₂激光的主振荡功率放大器，目前采用SF₆气体隔离器或热CO₂气体隔离器进行隔离，但是，SF₆气体隔离器和热CO₂气体隔离器受制于隔离气体能级特性，存在插入损耗高和能级驰豫时间长等缺陷，对小信号噪声光的抑制效果差，影响激光功率稳定性。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于石墨烯的主振荡功率放大器，以加强对噪声光的消除效果，提升激光功率。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于石墨烯的主振荡功率放大器，包括主振荡激光器、第一扩束准直器件、透射式石墨烯光隔离器、第一放大器、反射镜、第二扩束准直器件、反射式石墨烯光隔离器、第二放大器；

所述透射式石墨烯光隔离器包括第一基底、位于第一基底正面或第一基底背面的第一石墨烯薄膜；

所述反射式石墨烯光隔离器包括第二基底、位于第二基底正面的第二石墨烯薄膜；

其中，所述第一石墨烯薄膜和所述第二石墨烯薄膜的直径大于入射激光的直径，所述第一基底正面、所述第二基底正面分别为面对所述第一扩束准直器件的表面、所述第二扩束准直器件的表面。

可选的，还包括：

位于所述第一石墨烯薄膜外边缘的第一散热环。

可选的，还包括：

位于第一基底表面的增透膜。

可选的，还包括：

位于所述第二基底与所述第二石墨烯薄膜之间的反射膜。

可选的，还包括：

位于所述第二石墨烯薄膜外边缘的第二散热环。

可选的，所述第一散热环和所述第二散热环均为紫铜散热环。

可选的，还包括：

位于第二基底背面的散热层。

可选的，还包括：

位于所述散热层表面或者内嵌在所述散热层中的冷却管道，用于流通冷却液。

可选的，所述第一放大器、所述第二放大器为下述任一种：