[发明专利]一种基于光转化隔板玻璃的激光放大器

说明书

本发明公开了一种基于光转化隔板玻璃的激光放大器，由氙灯泵浦源、隔板玻璃、增益介质组成，其特征在于：在所述的隔板玻璃内部烧结波长转化材料，使隔板玻璃吸收增益介质非吸收波段的氙灯光谱，并转化为增益介质可吸收的波长，从而提高氙灯光源的利用率和激光放大器的工作效率。本发明将光转化材料烧结入隔板玻璃中，能使其在放大器高温高真空条件下极为稳定地工作，杜绝由材料龟裂或放气带来的腔室污染，极大地提高激光放大器的稳定性；能根据增益介质的吸收光谱进行特殊定制，能有效应用于不同种类的激光放大器，具有普适性。

技术领域

本发明属于激光放大器领域，具体涉及一种基于光转化隔板玻璃的激光放大器。

背景技术

固体激光器是指增益介质为固体材料的激光器，自1960年首台激光器诞生以来，许多国家都投入了巨大的人力和财力对该技术进行研究。固体激光技术不断推陈出新，在介质种类、泵浦方式、工作波长、时间特性、频谱特性、腔型结构、冷却方式、掺杂形式等技术领域都涌现出大量新颖的方案与理念，并一步步地由实验室研究走向市场应用。

氙灯泵浦式激光放大器主要由氙灯光源、隔板玻璃和增益介质组成，其功能是将输入端的高质量小能量激光放大到所需大能量。为了进一步提高氙灯泵浦式激光放大器的效率，必须克服如下问题：首先，传统的氙灯泵浦式激光器整体效率偏低；大量的氙灯光谱无法被增益介质吸收，最终转换为热能；其次，氙灯泵浦源通常是固有的单发装置，每次打靶都需要数小时来消除热畸变，不能满足惯性聚变电站在技术和经济方面必需的要求。

虽然可以通过在氙灯或是隔板玻璃表面镀光转换薄膜以提高氙灯的利用率，但高功率激光放大器工作过程中腔内真空且高温，常规的光转换材料无法在此条件下保持高稳定性，会开裂或放气从而对墙内的环境造成污染，影响激光放大器的工作效率及稳定性。因此，开发具有光学转换功能且能稳定工作的隔板玻璃至关重要。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提高氙灯泵浦源的工作效率，在保证氙灯泵浦可靠稳定运行下，增加特定波段的光谱强度，提高增益介质对氙灯光谱的利用效率，最终提高激光放大器的工作效率。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于光转化隔板玻璃的激光放大器，由氙灯泵浦源、隔板玻璃、增益介质组成，其中，在隔板玻璃内部烧结波长转化材料，使隔板玻璃吸收特定波段的氙灯光谱，并转化为激光放大器增益介质可吸收的波长，从而提高氙灯光源的利用率和激光放大器的工作效率。

作为优选，隔板玻璃内部烧结的波长转化材料，含量为0～20％。

作为优选，隔板玻璃包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、高硅氧玻璃、钠钙玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃中的一种或多种。

作为优选，通过高温熔融淬冷、溶胶-凝胶法低温烧结中的一种或两种制备得到光转化隔板玻璃。

作为优选，通过高温熔融淬冷的方式制备光转化隔板玻璃是按比例准确称取一定质量的原料，在研钵中充分研磨并混合，加入刚玉坩埚，并加盖刚玉盖保护；然后将刚玉坩埚置于一定温度的电炉中，与此同时，通过石英玻璃管通入氮气以提供保护，熔融一段时间待混合物澄清后，将玻璃液浇筑在预先加热的铁制模具上；随后，迅速将样品移入预先加热到一定温度的马弗炉中进行退火处理；样品先保温一段时间，随后以一定速率降至室温随后取出；将其切割成合适的大小，即得到光转化的隔板玻璃。

作为优选，溶胶-凝胶法低温烧结的方式制备光转化隔板玻璃是将一定体积或质量的原材料依次加入三口烧瓶中，然后加入浓盐酸或浓氨水，将溶液pH值调节为9～10，持续恒温水浴搅拌，得到无色澄清的溶胶；将溶胶转移至一定大小的的聚四氟乙烯模具中，于真空干燥箱中逐步升温保温以除去各种溶剂。在一定温度下保温一段时间，直至脱除模具；将得上述产物置于箱式高温炉中以一定速率缓慢升温至所需温度，保温一段时间，即可以获得光转化隔板玻璃。