[发明专利]一种锥棒激光放大器

权利要求书

1.一种锥棒激光放大器，包括泵浦源，和依次同轴设置的种子源、发散透镜及准直透镜；其特征在于，还包括同轴设置于发散透镜和准直透镜之间的锥棒增益介质，所述锥棒增益介质的入射端面和出射端面为同轴且球心均位于发散透镜的像方焦点处的球面圆锥的球冠，满足：；其中，分别为入射端面和出射端面的底的半径，分别为入射端面和出射端面对应球面圆锥的半径，分别为入射端面和出射端面的高，为种子源发出的种子光通过发散透镜后的扩散角；所述像方焦点为平行入射光经发散透镜偏折后发散传播，沿发散光线的反向延长线在入射光线一侧相交的点。

2.根据权利要求1所述锥棒激光放大器，其特征在于，所述锥棒增益介质替换为由多级锥棒增益介质组成的轮廓呈球面圆锥状的锥棒增益介质组；各级锥棒增益介质的入射端面和出射端面为同轴且球心均位于发散透镜的焦点处的球面圆锥的球冠，满足：；其中，分别为入射端面和出射端面的底的半径，分别为入射端面和出射端面对应球面圆锥的半径，分别为入射端面和出射端面的高，为种子源发出的种子光通过发散透镜后的扩散角。

3.一种锥棒激光放大器，包括泵浦源和种子源；其特征在于，还包括与种子源同轴设置的锥棒增益介质，所述锥棒增益介质的入射端面和出射端面分别为同轴的球面圆锥A和球面圆锥B的球冠，球心均位于入射端面靠近种子源一侧的种子光的光轴上；种子源发出的种子光经入射端面折射后的发散角为，其中，为球面圆锥A的曲率半径，为种子源发出的种子光的光斑尺寸，为锥棒增益介质的折射率；入射端面的底的直径大于等于种子光的光斑尺寸，出射端面的底的直径d满足：，其中，为球面圆锥B的曲率半径，L为球面圆锥A的球心和球面圆锥B的球心的距离。

4.根据权利要求1、2任一所述锥棒激光放大器，其特征在于，种子源发出的种子光通过发散透镜后的扩散角，其中，为种子源发出的种子光的光斑尺寸，为发散透镜的焦距。

5.根据权利要求1、2任一所述锥棒激光放大器，其特征在于，所述扩散角的角度范围为0.5~15°。

6.根据权利要求1~3任一所述锥棒激光放大器，其特征在于，所述锥棒增益介质的基质材料包括晶体、玻璃或陶瓷，掺杂离子包括稀土离子和过渡金属离子。

7.根据权利要求1~3任一所述锥棒激光放大器，其特征在于，所述泵浦源位于锥棒增益介质的侧面或出射端面。

8.根据权利要求1~3任一所述锥棒激光放大器，其特征在于，所述锥棒激光放大器还包括热沉；当泵浦源位于锥棒增益介质的出射端面时，热沉位于锥棒增益介质的侧面；当泵浦源位于锥棒增益介质的部分侧面时，热沉位于锥棒增益介质的剩余侧面。

9.根据权利要求1~3任一所述锥棒激光放大器，其特征在于，所述种子源发出的种子光平行于轴线入射。