CN102763290B - 盘形激光器 - Google Patents

Abstract

本发明的不同有利的实施例提供了包括构造为增加期望波长的光强度的基底（900，1300）的装置和方法。基底（900，1300）具有前侧（1302）、后侧（1304）、和外边缘（922，1306）。基底（900，1300）构造为反射基底前侧（1302）上接收的光。基底包括陶瓷制品。基底（900，1300）包括多个区段（902-918）。方法和装置也包括构造为衰减在多个区段（902-918）之间传递的光的材料（920）。材料（920）包围多个区段的每个区段的边缘。装置和方法还包括冷却系统（808），其被构造为允许液态氮通过冷却系统（808）和从基底（900，1300）的后侧（1304）接收基底（900，1300）中产生的热量。

Description

盘形激光器

技术领域

本发明一般地涉及激光器系统，具体涉及用于使用盘反射光的激光器系统的方法和装置。并更具体地，本发明涉及用于具有低温冷却的使用盘反射光的激光器系统的方法和装置。

背景技术

激光器系统通过固态、液态或气态介质内含有的光子受受激发射而产生高强度光学辐射、红外辐射或紫外辐射。该发射的光是相干的。该发射的光可以通过透镜操纵。“相干光”是具有一致频率和相位的同步波的光。由激光器产生的相干光的波束使激光器系统区别于发射不相干光束的其他光源。其他光源发射具有随时间和位置变化的随机相位的光束。

激光器系统包括增益介质，其位于反射光学空腔内，以及对增益介质提供能量的装置。增益介质是一种材料，其具有的性质允许其通过受激发射而放大光。空腔具有被安置以使光前后反射的两个镜，每次反射都经过增益介质。空腔可以具有额外的镜。一般地，两个镜中的一个是部分透明的或者被物理地分成两个或更多个镜片，其中一个是反射的，而一个是透射的。这种镜同样被称为“输出耦合镜”。输出激光束通过这种镜发射。

通过增益介质的特定波长的光被放大。放大是功率增加。该镜确保多数的光多次通过增益介质。在镜之间的部分光通过半透明镜并作为光束脱离。

激光器系统使用镜片通过激光介质反射激光。镜片包括位于激光介质末端的至少一对镜片。这些镜的第一个将反射激光到第二镜，而第二末端镜将到达它的激光分成两部分：离开激光器系统的激光束和重新导向回激光介质并随后到第一镜的反射光束。反射光束被连续放大并且该放大的光束被返回到第二镜以用于激光束的连续产生。

本发明公开了不同类型的激光器系统。这些激光器系统包括，例如，气体激光器、化学激光器、染料激光器、金属蒸汽激光器、固态激光器和半导体激光器。固态激光器系统使用的增益介质是固态的而不是液态的，例如燃料激光器系统，也不是气态的，如气态激光器系统。盘形激光器是固态激光器系统中的一种，其具有散热器和激光输出，该激光输出在增益介质层的相对侧实现。盘形激光器系统的功率放大可以通过放大自发发射（ASE）被限制。当极光戒指自发发射光时产生放大自发发射，并且该光被独立于激光处理的增益介质放大。放大自发发射为光进入增益介质，通过增益介质传送并依照激光装置定义的路径以不同方向反射。由激光装置定义的路径是激光器需要的路径。功率放大是增加功率的方法。

因此，提供一种解决上述一个或多个问题以及其他问题的方法和装置是有利的。

发明内容

一个有利实施例提供了一种装置。该装置包括基底，其被构造以增加在需要的波长的光的强度，其中基底具有前侧、后侧和外边缘，其中基底被构造以反射在基底的前侧接收的光。基底包括陶瓷。该装置同样包括冷却系统，其被构造为允许液态氮气通过冷却系统传送并从基底的后侧接收基底内产生的热量。

另一个有利实施例提供了一种装置。该装置包括基底，其被构造以增加在需要的波长的光的强度，其中基底具有前侧、后侧和外边缘，其中基底被构造以反射在基底的前侧接收的光。该装置同样包括在基底内多个位置的材料，该材料被构造以衰减在该材料传递的光。

另一个有利的实施例提供了操纵光的方法。该方法包含将来自泵浦源的光发送至构造为增加期望波长的光强度的基底前侧。基底由多个区段构成。多个区段的每个区段边缘由构造为衰减在多个区段之间传递的光的材料包围。该方法还包含利用构造为允许冷却剂穿过冷却系统的冷却系统移除基底后侧的热。该方法也包含当光穿过基底时通过基底放大期望波长的光。该方法也包含将光反射至位置。

另一个实施例包含装置，该装置包含：

构造为增加期望波长的光强度的基底，其中基底具有前侧、后侧、和外边缘，并且基底构造为反射基底前侧的光；

在基底多个位置的材料，其构造为衰减穿过材料的光；

冷却系统，其构造为允许冷却剂穿过冷却系统，以及从基底后侧接收材料中产生的热量；

其中材料掺杂有铬离子，以及其中铬离子是四价的；

其中基底由多个区段构成；

其中许多位置在多个区段之间，以及其中多个区段的每个区段边缘由材料包围；

其中材料是基底的部分，以及其中基底包含在基底内的具有浓度的掺杂剂，其中掺杂剂的浓度随着基底的距离改变，并且在多个区段的每个区段边缘的浓度小于在多个区段的每个区段中间部分的浓度；

其中浓度的变化是基底内每单位距离的掺杂剂量的函数；以及

其中基于期望水平的放大自发辐射确定多个区段的数量和尺寸。

特征、功能和优势可以在本发明的不同实施例中独立地实现，或这在其他实施例中组合起来实现，其中参考下面的详细说明书和附图可以更详细地理解本发明。

附图说明

在相关权利要求中阐述了认为是有利的实施例特征的新颖特征。然而，结合附图，参考下面本发明的有利实施例的详细说明将最好地理解有利的实施例和使用的优选模式、进一步的目标及其优势。在附图中：

图1是根据有利的实施例的飞行器制造和服务方法的图解；

图2是可以实施有利的实施例的飞行器的图解；

图3是根据有利的实施例描述的激光器环境的方框图；

图4是根据有利的实施例描述的激光器环境的方框图；

图5是根据有利的实施例描述的激光器环境的图解；

图6是根据有利的实施例描述的激光器系统的图解；

图7是根据有利的实施例描述的多个激光器系统的图解；

图8是根据有利的实施例描述的激光器系统的图解；

图9是根据有利的实施例描述的激光器基底的正视图；

图10是根据有利的实施例描述的激光器基底的正视图；

图11是根据有利的实施例描述的激光器基底的正视图；

图12是根据有利的实施例描述的激光器基底的正视图；

图13是根据有利的实施例描述的激光器基底的侧视图；

图14是根据有利的实施例描述的控制光的处理的流程图图解。

具体实施方式

更具体地，参考附图，在如图1中所示的飞行器制造和服务方法100与如图2中所示的飞行器200的背景中描述了本发明的实施例。首先转向图1，描述了根据有利的实施例的飞行器制造和服务方法的图解。在预生产期间，飞行器制造和服务方法100可以包括图2中飞行器200的规格和设计102与材料采购104。

在生产期间，进行图2中飞行器200的零件和组件制造106与系统集成108。然后，图2中飞行器200可以进行验证和运送110，从而投入使用中112。当顾客使用时，可以安排图2中的飞行器200进行日常维护和服务114，这可以包括改进、重构、翻新和其他维护或服务。

飞行器制造和服务方法100的每个过程可以由系统综合供应商、第三方、和/或操作人员执行。在这些实例中，操作人员可以是顾客。为了进行说明，系统综合供应商可以包括但不限于，许多飞行器制造商和主系统转包商；第三方可以包括但不限于，许多卖主、转包商、和供应商；以及操作人员可以包括但不限于，航空公司、租赁公司、军事组织、服务组织等。

现在参考图2，描述了可以实施有利的实施例的飞行器的图解。在这个实例中，通过图1中的飞行器制造和服务方法100制造飞行器200，并且飞行器200可以包括具有多个系统204和内部结构206的机身202。多个系统204的实例包括一个或多个推进系统208、电气系统210、液压系统212、环境系统214、和激光器系统216。可以包括许多其他系统。尽管示出了航空航天实例，但是不同有利的实施例可以应用于其他领域，例如汽车工业。

在图1中的飞行器制造和服务方法100的至少一个阶段期间可以使用本文中所包含的装置和方法。如本文中所使用的，术语“至少一个”，当与一列物品使用时，是指可以使用一个或多个所列物品的不同组合，以及只需要列表中每个物品中的一个。例如，“物品A、物品B、和物品C中至少一个”可以包括但不限于，物品A或物品A和物品B。该实例还可以包括物品A、物品B、和物品C或物品B和物品C。

举一个说明性的实例来说，可以与当飞行器200在图1中的使用中112时制造零件或组件相似的方式制造图1中零件和组件制造106中的零件或组件。还是举另一个实例来说，在生产阶段可以使用许多装置实施例、方法实施例、或其组合，例如图1中的零件和组件制造106和系统集成108。

不同有利的实施例认识到和考虑许多不同的情况。例如，不同有利的实施例认识到和考虑，目前增加光束功率的解决方案包括增加圆盘数量。通过增加圆盘数量，降低光束质量。

不同有利的实施例认识到和考虑，当在操作中时，激光辐射介质发热。激光辐射介质越大，产生的热越多。由于水的较高的传热速度，目前的解决方案使用水移除热。

有利的实施例认识到，放大自发辐射随着激光辐射介质的尺寸增加而增加。放大自发辐射限制激光辐射介质的光束质量和增益。

许多有利的实施例提供了包含构造为增加期望波长的光强度的基底的装置和方法。基底具有前侧、后侧、和外边缘。基底构造为反射在基底前侧接收的光。基底包含陶瓷制品。基底包含多个区段。方法和装置也包含构造为衰减在多个区段之间传递的光的材料。材料包围多个区段的每个区段边缘。装置和方法也包含构造为允许液态氮穿过冷却系统和从基底后侧接收基底中产生热的冷却系统。

转向图3，描述了根据有利的实施例的激光器环境的方框图。激光器环境300包含激光器系统302、泵浦源304和位置306。

激光器系统302可以产生具有因固态介质、液态介质或气态介质内维持的受激辐射产生的光子的高强度的光辐射、红外辐射、或紫外线辐射。辐射过程中包括的光子均具有几乎相同的能量和相位，因此激光束是充分单色和相干的。当光含有一种波长的光时，光是“单色光”。当每个光子与其他光子同步移动，光是“相干的”。激光器系统302包含基底308、许多支架310和框架312。激光束充分朝着一个方向。正相反，闪光信号灯朝着许多方向发射光。放大自发辐射是朝着除了充分朝激光器方向前进方向之外的方向前进的光。包含激光的正在朝着光学设备正指示的方向前进。

基底308是光学增益源。基底308可以是激光器基底。增益由先前泵浦源304推动的电子或分子从较高能级转移至较低能级的受激发射产生的。泵浦源304可以是半导体二极管。增益是能够增加信号（例如光314）强度的度量标准。基底308也可以被称为激光辐射介质。

在说明性的实例中，基底308掺杂有镱。在其他说明性的实例中，基底308可以掺杂有引起放大期望波长的光的其他类型的掺杂剂316，例如，钕、铒和铥。在这个说明性的实例中，基底308可以是，例如，直径在大约四厘米到大约六厘米。在其他说明性的实例中，基底308可以具有其他直径。

基底308可以由水晶、玻璃、陶瓷、或某些其他合适的固态增益介质构成。基底308中包括能够通过放大光进入基底308过程支持激光发射的元件。在这些说明性的实例中，基底308掺杂有掺杂剂316。掺杂剂316是加入基底308改变光学特性的杂质。掺杂剂316的浓度318可以是均质的320或具有梯度322。均质的320贯穿基底308具有相同的浓度318。梯度322包含基底308内随距离324改变的掺杂剂316的浓度。

基底308可以包含多个区段。每个区段326和328包含边缘330和332、尺寸334和336、以及中间部分338和340。材料342可以位于每个区段326和328之间。材料342可以通过粘合剂343连接区段326和328。使用的粘合剂可以包括环氧树脂和氰基丙烯酸盐粘合剂。环氧树脂是由树脂和硬化剂响应某一温度反应形成的。氰基丙烯酸盐粘合剂是粘合剂的总名称，其包含甲基1-2-氰基丙烯酸盐粘合剂或乙基1-2-氰基丙烯酸盐粘合剂。通过在这些元件之间产生光学接触以便于通过静电力出现粘结，例如由于微粒的极化产生的力，材料342可以连接区段326和328而无需使用粘合剂。产生光学接触需要使微粒受到热处理和除去挥发性物种的气。除气作用是某些材料中收集的、凝固的、或吸收的其他的缓慢释放。除气作用可以包括升华和汽化。挥发性物种是具有在大气中充分蒸发级的蒸汽压力的混合物。

在说明性的实例中，可以存在任意尺寸的许多区段。基于期望级344的放大自发辐射346确定区段数量和多个区段的尺寸。

期望级344是放大自发辐射346的最大期望级。放大自发辐射346是通过自发辐射产生和利用激光辐射介质放大的光。通过增益介质中的受激辐射过程光学放大光。光学放大是在设备直接地放大光学信号，例如光，而无需首先将光学信号转换为电信号。放大自发辐射346降低了利用增益介质（例如，基底308）出现的增益量。

在不同的说明性实施例中，可以将材料342放置在贯穿基底308的许多位置347。可以通过降低放大自发辐射346的方式定位许多位置347。材料342在许多位置347的每个位置可以具有不同的尺寸和不同的形状。材料342衰减通过材料342传递的光。

在说明性的实例中，材料342掺杂有铬离子。铬离子可以是四价的，例如铬4。在其他说明性的实例中，材料342可以掺杂有阻挡光传输的其他类型的掺杂剂316。

在描述的实例中，基底308包含前侧350、后侧352、和外边缘354。当接收光314时，基底308产生热356。热356位于基底308内的各个位置，包括前侧350、后侧352、和外边缘354。热356可以均匀地或非均匀地分布在基底308各处。

通过冷却系统358可以降低热356。冷却系统358连接冷却剂360和基底308。冷却剂360是移除热和降低基底308的温度的材料和/或物质。在这些实例中，结合是，冷却剂360将热356从基底308转移至冷却剂360。冷却剂360可以以许多不同的方式耦合基底360。例如，冷却剂360可以不直接接触基底308。换句话说，另一种材料或介质不会出现在冷却剂360和基底308之间。或者，冷却剂360可以利用冷却系统358和基底308之间的材料耦合基底308，间接地移除热356。

在说明性的实例中，冷却系统358位于结构312中。在说明性的实例中，冷却剂360包含液态氮气361。在其他的实例中，冷却剂360可以是另一种类型的液化气体359、低温流体、或用于维持期望的温度级的任何其他合适的冷却剂，例如液化氩气363和液化氢气365。

基底308可以由许多支架310支撑。许多支架310可以是材料，例如塑料、金属、或在操作中将基底308保持在合适位置的某些其他合适的材料。许多支架310可以进一步由结构312支撑。

在激光器系统302的操作期间，泵浦源304将光314发送至基底308的前侧350。基底308构造为增加期望波长364的光314的强度362。期望波长364可以是制造基底308作出反应的波长或波长范围。

基底308的前侧350构造为朝着位置306反射期望波长364的强度362增加的光314。位置306可以是另一个基底366或目标368。

激光器环境300可以包含诸如激光器系统302的多个激光器系统和与激光器系统302相似的其他激光器系统。每个激光器系统可以将光314重新传入下一个激光器系统。

一旦已经反射所有激光器系统的光314，最后可以朝着目标368定向光314。在说明性的实例中，存在四个激光器系统。在说明性的实例中，许多激光器系统可以用于选择期望强度的光314。

图3中的激光器环境300不是为了包含不同有利的实施例可以实施的物理限制或结构限制。可以使用除了所示零件之外的其他零件，和/或代替所示零件使用其他零件。在某些有利的实施例中某些零件是必须的。而且，呈现模块是为了示出某些功能零件。在不同有利的实施例中实施一个或多个这些模块时，可以将其组合起来和/或划分为不同的模块。

例如，可以存在比图3的区段326和区段328更多的区段。而且，冷却系统358可以不位于图3中所示的结构312中。

转向图4，描述了根据有利的实施例的激光武器的方框图。激光武器400可以是图3中的激光器环境300的一个实施实例。激光武器400包含激光器设备402、光束控制系统404、武器控制406、以及外部命令和控制408。激光武器400可以用于将聚焦且稳定的激光束412投射至目标410。

光束控制系统404管理和稳定来自激光器设备402的激光束412、获得目标410的图像、以及将激光束412投射至目标410。光束控制器414管理和稳定激光束412。获取跟踪和指示416利用光束定向器418从自然光或照明源获得目标410的图像。获取跟踪和指示416为光束定向器418提供方向和/或目标410的位置。光束定向器418将激光束412投射至目标410，并且从目标410接收光，用于获取跟踪和指示416。

武器控制406基于来自外部命令和控制48的信息和光束控制系统404中形成的目标信息管理激光武器400的操作。战斗管理控制420提供与激光武器400外部的元件交互作用，包括外部命令和控制408。火力控制422提供激光武器400的所有元件的协调操作和控制操作。外部命令和控制408可以是起源于外部源的控制命令，其中外部源可以是或不是激光武器400的远程源。

激光器系统402可以是图3的激光器系统302的一个实施实例。

现在转向图5，描述了根据有利的实施例的激光器设备。激光器设备500是多个激光器基底504的每个激光器基底具有多个反射器502的激光器系统。多个激光器基底504的每个激光器基底可以是图3的基底308的一个实例实施。多个激光器基底504和反射器502可以固定于维持多个激光器基底504和多个反射器502的定位的工作台。

现在转向图6，描述了根据有利的实施例的激光器。激光辐射单元600是图5的激光器设备500的一部分。激光辐射单元600包含反射器602和激光器基底604。激光辐射单元600可以是图3的激光器系统302的一个实例实施。参考图5，激光辐射单元600可以独立地固定于激光器工作台506和其他的激光单元，从而包含激光器设备500。

现在参考图7，描述了根据有利的实施例的多个激光器基底。多个激光器系统700可以是利用多个激光器系统所示图3的激光器系统302的一个实例。

光702可以从泵浦源发送至激光器系统704。激光器系统704可以增加光702的强度，并且将光702反射至激光器系统706，激光器系统706也增加光702的强度。激光器系统708将光702反射至激光器系统710，激光器系统710也增加光702的强度。

激光器系统710将光702反射至目标或用于远离多个激光器系统重定向光702的其他设备。通过液态氮吸热装置712、714、716、和718冷却每个激光器系统704、706、708和710。

现在转向图8，描述了根据有利的实施例的激光器系统。激光器系统800可以是图3的激光器系统302的一个图解实例。

激光器系统800包含激光器基底802、支架804、结构806和冷却系统808。冷却系统808也可以被称为喷头。冷却系统808可以是图3的冷却系统358的一个实例。尽管未示出，冷却系统808可以具有许多微通道，用于冷却剂穿过最接近激光器基底802的末端。

冷却剂可以对着材料810分散。材料810可以是能够被冷却剂影响的任何类型的材料。在说明性的实例中，材料810可以是导电性材料，例如铜。在其他说明性的实例中，材料810可以是铜合金、铝和铝合金、碳化硅、以及包括石墨和金刚石的碳形式。一旦冷却剂已经穿过冷却系统，冷却剂就通过通道812存在结构806中。在说明性的实例中，冷却剂806可以部分地蒸发和部分地再利用。在其他说明性的实例中，冷却剂806可以完全地蒸发或完全地再利用。冷却系统808是表面冷却系统，因为其不会直接地冷却激光器基底802的边缘，仅仅直接地冷却激光器基底802的后侧814。

在其他说明性的实例中，冷却系统808可以是边缘冷却系统。边缘冷却系统允许冷却剂直接地冷却激光器基底802的外边缘816。直接地是指通过冷却剂接触激光器基底802或通过诸如材料810的材料接触。

现在转向图9，描述了根据有利的实施例的激光器基底的正视图。激光器基底900是图3的一个实施实例。

激光器基底900具有多个区段，例如区段902-918。区段902-918可以是不同形状和/或不同大小的。在说明性的实例中，区段902-918的厚度相同。在其他说明性的实例中，区段902-918可以是不同厚度的。

诸如区段902-918的多个区段的每个区段之间具有材料920。材料920是一种抑制材料，并且衰减不同区段之间传递的引起干涉的光。此外，激光器基底900在其外边缘922周围具有材料920。

在其他说明性的实例中，材料920不是与区段902-918不同的材料，恰恰相反是具有不同掺杂剂或物掺杂剂的材料。当材料920是与区段902-918相同的材料时，可以在单个圆盘上制造整个激光器基底900。

现在转向图10，描述了根据有利的实施例的激光器基底的正视图。激光器基底1000可以是图3的多个基底308的一个实例。除了激光器基底1000具有不同形状和尺寸的许多区段之外，激光器基底1000与激光器基底900相似。

激光器基底1000具有多个区段，例如区段1002-1012。区段1002-1012可以具有不同的形状和不同的尺寸。在说明性的实例中，区段1002-1012的厚度相同。在其他说明性的实例中，区段1002-1012可以具有不同厚度。

诸如区段1002-1012的多个区段的每个区段之间具有材料1004。材料1014是一种抑制材料，并且衰减不同区段之间传递的引起干涉的光。此外，激光器基底1000在其外边缘1016周围具有材料1000。

在其他说明性的实例中，材料1014不是与区段1002-1012不同的材料，恰恰相反是具有不同掺杂剂或物掺杂剂的材料。当材料1014是与区段1002-1012相同的材料时，可以在单个圆盘上制造整个激光器基底1000。

现在转向图11，描述了根据有利的实施例的激光器基底的正视图。激光器基底1100可以是图3的多个基底308的一个实例。

激光器基底1100具有材料的多个位置1102。材料是一种抑制材料，并且衰减通过材料传递的光。此外，激光器基底1100在其外边缘1104周围具有材料。

在不同的说明性实例中，材料可以放置在激光器基底1100的多个位置1102。可以通过降低放大自发辐射的方式定位许多位置1102。材料在多个位置1102的每个位置可以具有不同尺寸和形状。

现在转向图12，描述了根据有利的实施例的激光器基底的正视图。激光器基底1200是图3的多个基底308的一个实施实例。除了激光器基底1200具有材料的多个位置1202之外，激光器基底1000与图9的激光器基底900相似。

激光器基底1200具有多个区段，例如区段1204。诸如区段1204的多个区段的每个区段之间具有材料。材料是一种抑制材料，并且衰减通过该材料传递的光。此外，激光器基底1200在其外边缘1206周围具有材料。处理区段1204之间和外边缘1206周围之外，激光器基底1200在许多位置1202具有材料。

在不同的说明性实例中，材料可以放置在激光器基底1200的多个位置1202。可以通过降低放大自发辐射的方式定位许多位置1202。材料在多个位置1202的每个位置可以具有不同的尺寸和不同的形状。

现在转向图13，描述了根据有利的实施例的激光器基底的侧视图。激光器基底1300可以是图3的基底308的一个实例。激光器基底1300具有前侧1302、后侧1304、和外边缘1306。

现在转向图14，描述了根据有利的实施例的控制光的流程图图解。过程1400描述了反射光的过程。

过程通过将来自泵浦源的光发送至构造为增加期望波长的光强度的激光器基底的前侧（操作1402）。激光器基底可以包含陶瓷制品。激光器基底中的掺杂剂浓度是激光器基底内的均质的和梯度中的至少一个。梯度包含随着激光器基底内随距离改变的掺杂剂的浓度。

激光器基底可以由多个区段构成。多个区段的每个区段边缘由构造为衰减在多个区段之间传递的光的抑制材料。基于期望级的放大自发辐射确定多个区段的数量和尺寸。在一个或多个有利的实施例中，抑制材料可以通过粘合剂连接多个区段。

在其他说明性的实例中，抑制材料是激光器基底的部分。激光器基底可以掺杂有梯度。掺杂剂的浓度随着激光器基底内的距离改变，以及在多个区段的每个区段边缘的浓度小于在多个区段的每个区段的中间部分的浓度。

过程还利用构造为允许冷却剂穿过冷却系统的冷却系统移除来自激光器基底的后侧的热（操作1404）。冷却剂可以是液态氮或某些其他合适的冷却剂，例如不同类型的液态气体。当光穿过基底时，过程还通过激光器基底放大期望波长的光（操作1406）。过程也将光反射至位置（操作1408），然后终止过程。位置可以是另一个基底或目标。

所述不同实施例中的流程图和方框图示出了在不同有利的实施例中的装置和方法的某些可能实施的结构、功能和操作。关于这点，流程图或方框图中每个模块可以表示模块、区段、功能和/或一部分操作或步骤。在某些可选的实施例中，模块中注解的功能可以不按照附图中注解的顺序执行。例如，在某些情况中，连续示出的两个模块可以充分同时地执行，或有时候模块可以按照相反的顺序执行，具体依赖于所包含的功能。而且，除了流程图或方框图中所示的模块之外，可以加入其他模块。

在某些可选的实施中，模块中注解的功能可以不按照附图中注解的顺序执行。例如，在某些情况中，连续示出的两个模块可以充分同时地执行，或有时候模块可以按照相反的顺序执行，具体依赖于所包含的功能。而且，除了流程图或方框图中所示的模块之外，可以加入其他模块。例如，在不同有利的实施例中，图12的操作1204和操作1206可以同时执行。

有利的实施例提供了包含构造为增加期望波长的光强度的基底的装置和方法。基底具有前侧、后侧和外边缘。基底构造为反射基底前侧接收的光。基底包含水晶材料或陶瓷材料。基底包含多个区段。方法和装置还包含构造为衰减在多个区段之间传递的光的材料。材料包围多个区段的每个区段边缘。装置和方法还包含构造为允许液态氮穿过冷却系统，并且从基底后侧接收基底中产生的热的冷却系统。

有利的实施例认识到，当前增加光束功率的解决方案包括增加圆盘数量。通过增加圆盘数量，降低光束质量。有利的实施例提供了增加光束功率同时通过利用少量圆盘而不是增加每个圆盘放大的功率维持光束质量的装置和方法。用这种方式，可以使激光束或泵浦光的强度随着光束功率增加维持在期望级。

有利的实施例认识到当激光辐射介质在操作中时发热。由于发射激光过程中效率降低和诸如放大自发辐射的过程速度增加，激光辐射介质越热，产生的热越多。由于水的较高的传热速度，当前的解决方案使用水移除热。有利的实施例提供了使热保持在比使用水使其保持的等级更低的等级的装置和方法。有利的实施例认识到，即使液化气体冷却剂，例如液态氮，以大约三分之一在冷却剂和热源之间的相同温差的水的速度进行冷却，液态氮允许激光辐射介质的操作温度维持在更低的温度，因为液态氮比水温度更低。

有利的实施例认识到，激光辐射介质尺寸越大，放大自发辐射越强烈。放大自发辐射限制了激光辐射介质的效率，以及由于激光辐射介质内释放的热增加，也可以影响光束质量。有利的实施例提供了允许更大的激光辐射介质，同时保持较低的放大自发辐射的装置和方法。有利的实施例提供了将激光辐射介质划分为区段。因此，每个区段可以较小，并且具有较低的放大自发辐射。

不同有利的实施例也提供用于抑制和衰减穿过材料的光的材料。材料可以掺杂有铬离子。材料可以位于基底的不同位置、在区段之间、在基底的外边缘周围、以及其他合适的位置。

尽管已经关于飞行器的部分描述了不同有利的实施例，但是其他有利的实施例可以应用于其他类型车辆的部分。例如但不限于，其他有利的实施例可以应用于需要提供激光器系统的其他车辆。

进一步，不同有利的实施例可以提供与其他有利的实施例相比较不同的优势。选择和描述了所选的实施例，从而最佳地解释实施例的原理、实际应用、以及能够使本领域的普通技术人员理解本公开，因为具有各种改进的不同实施例适用于所考虑的特定用途。

为了示出和描述已经呈现了不同有利的实施例的说明，并且不同有利的实施例的说明并不是为了详尽的，也不是为了限制所公开形式的实施例。本领域的普通技术人员将明显看出，可以对本发明进行许多改进和改变。进一步，不同有利的实施例可以提供与其他有利的实施例相比较的不同优势。选择和描述了所选的实施例，从而最佳地解释实施例的原理、实际应用、以及能够使本领域的普通技术人员理解本发明。

Claims (9)

1.一种激光器装置，包括：

基底，其被构造以增加在需要的波长的光的强度，所述基底包括：

多个区段，

在所述多个区段中的每个区段内的多个位置处的第一抑制材料，所述第一抑制材料包括在所述多个位置中的每个位置处的不同尺寸和形状，

外边缘，在所述外边缘的周围是第二抑制材料，

所述第二抑制材料还位于所述多个区段中的每个区段之间，

所述多个区段中的每个区段掺杂有第一掺杂剂以放大期望波长的光，

所述第一抑制材料和所述第二抑制材料均掺杂有第二掺杂剂以衰减光的传递；以及

用于基底的冷却系统，所述冷却系统被构造为允许气体通过所述冷却系统传送并从所述基底的后侧接收所述基底内产生的热量，其中所述气体是被液化的气体；

其中所述第一掺杂剂的浓度随着距离改变，使得在所述多个区段的每个区段边缘的浓度小于在所述多个区段的每个区段中间部分的浓度。

2.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述基底被构造为反射在所述基底的前侧接收的光。

3.根据权利要求1所述的激光器装置，其中基于期望水平的放大自发辐射确定所述多个区段的数量和尺寸。

4.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述第一抑制材料的多个位置以减小放大自发辐射的方式被设置。

5.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述冷却系统是表面冷却系统，其不直接冷却所述基底的边缘，而是冷却所述基底的后侧。

6.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述冷却系统是冷却所述基底的外边缘的边缘冷却系统。

7.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述第一掺杂剂从包括镱、钕、铒和铥的组中选择。

8.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述第二掺杂剂包括四价的铬离子。

9.根据权利要求1所述的激光器装置，其中所述基底的直径为4厘米到6厘米。