CN103944052A - 一种放大器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种放大器结构，包括LD阵列、泵浦光源耦合系统、激光增益介质、种子光源；其特征在于：还包括偏振装置和N个直角反射棱镜,其中N≧1；所述的偏振装置位于种子光源和激光增益介质之间，所述的种子光源输出的种子光经过偏振装置后进入激光增益介质并经激光增益介质反射；所述的直角反射棱镜位于种子光经激光增益介质的反射的反射光路上。采用上述方案，本发明所述的放大器结构，可使种子光多次通过激光增益介质以提取绝大部分能量，实现有效放大；并且具有结构合理、能够提高激光增益介质的能量提取率的简单结构，并且能够降低工艺制作难度，易于调节，易于微片化等优点。

Description

一种放大器结构
技术领域
    本发明涉及激光领域，特别涉及一种放大器结构。
背景技术
随着激光技术的发展，人们对激光器输出能量的要求越来越高，同时激光装置逐渐向结构紧凑的方向发展。LD泵浦固体激光放大器，是泵浦光入射激光增益材料，并在激光增益材料中产生增益，利用这种机理可以实现种子光或信号光的功率放大作用。但是，由于放大器结构设置不合理等原因，使得种子光的能量提取效率不高，放大倍数受限。
传统的端泵放大器，由于激光工作介质靠近泵浦源的一侧镀有与被放大的激光波长相同的反射膜，被放大的激光两次经过工作介质。其缺点是，没有充分利用泵浦源泵浦激光工作物质释放出的能量，能量利用率低。如果要使被放大的激光输出更高的能量，只有在下级放大器中增加类似结构，这样使激光放大器整体空间增加，不利于激光放大器向小型化的趋势发展。
在激光放大器结构中，图1为一种常见侧面泵浦放大器结构，其中种子光经过单次或两次通过双楔角激光增益介质。如此，此结构下放大倍率仍然有限，泵浦能量提取仍不充分。
中国专利公开号为CN100438236C的“光放大装置、光源、其组合以及用于放大光学辐射的方法”的技术方案，公开了一种光束多次通过掠射反射的光放大器结构，在每次通过中到达增益介质的不同部分。其包括板条材料，所述板条材料在具有所述材料吸收的频率的泵浦辐射下通过其侧面受到泵浦，从而提供与所述侧面相邻的增益区域，所述装置限定通过所述增益区域的光路以放大光辐射，所述光路在所述增益区域内包括至少两次在空间上不同的掠射反射。采用上述方法可以在一定程度上解决种子光的能量提取效率问题，使其具有高的功率可放大性。但是，这种结构比较复杂，调节难度大，不利于微片化，进而影响提取效率进一步提高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、易于微片化、低成本且能够获得高能量提取效率的放大器结构。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种放大器结构，包括LD阵列、泵浦光源耦合系统、激光增益介质、种子光源；其特征在于：还包括偏振装置和N个直角反射棱镜,其中N≧1；所述的偏振装置位于种子光源和激光增益介质之间，所述的种子光源输出的种子光经过偏振装置后进入激光增益介质并经激光增益介质反射；所述的直角反射棱镜位于种子光经激光增益介质的反射的反射光路上。
进一步，还包括1/4波长片、全反镜，所述的第N个直角反射棱镜反射出的光经激光增益介质反射后的光路路上依次设有将光沿原光路返回的1/4波长片和全反镜。
进一步，所述的直接反射棱镜的反射光路上设有准直装置，所述的准直装置为球面透镜、或柱面透镜、直角棱镜对或它们的组合。
进一步，所述的种子光源输出的种子光为连续光、准连续光或脉冲光。
进一步，所述的激光增益介质为Cr4+：YAG晶体、Yb：YAG晶体、Er：glass晶体、Nd：YVO4晶体或Nd:YAG晶体。
进一步，所述的偏振装置为偏振分束器或work-off晶体。
进一步，所述的偏振装置通光面、泵浦光源耦合系统和/或准直透镜镀有增透膜。
进一步，所述的直角反射棱镜、1/4波长片和全反镜通光面镀有增透膜，不通光面镀有高反膜。
进一步，所述的激光增益介质的通光面和侧面镀有增透膜，所述的激光增益介质的通光面为梯行面或矩形面。
进一步，激光增益介质侧面和/或通光面光胶或深化光胶有散热材料。
采用上述方案，本发明所述的放大器结构，采用侧面泵浦激光增益介质，通过一对准直透镜和一组直角反射棱镜，以及偏振装置和1/4波长片与全反镜构成多次通过的放大器结构，这一结构可使种子光多次通过激光增益介质以提取绝大部分能量，实现有效放大；并且具有结构合理、能够提高激光增益介质的能量提取率的简单结构，并且能够降低工艺制作难度，易于调节，易于微片化等优点。
附图说明
图1为常见侧边泵浦放大器结构示意图；
图2是本发明所述的放大器结构示意图。
其中，101.LD阵列、102.泵浦光源耦合系统、103.激光增益介质、104.种子光源、105.偏振装置、106.准直装置、107.第一直角反射棱镜、108.第二直角反射棱镜、109.第三直角反射棱镜、110.1/4波长片、111.全反镜、112.种子光放大输出光。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图2所示，放大器结构，包括LD阵列101、泵浦光源耦合系统102、激光增益介质103、种子光源104、准直装置106、偏振装置105和3个直角反射棱镜107-109、1/4波长片110、全反镜111，偏振装置105位于种子光源104和激光增益介质103之间，种子光源104输出的种子光经过偏振装置105后进入激光增益介质103；所述的第一直角反射棱镜107、第二直角反射棱镜108、第三直角反射棱镜109位于种子光经激光增益介质反射的反射光路上，第三直角反射棱镜109反射出的光经激光增益介质103反射后的光路路上依次设有将光沿原光路返回的1/4波长片110和全反镜111，准直装置106设于直角反射棱镜的反射光路上。
具体的，LD阵列101的泵浦光经过泵浦光源耦合系统102后对激光增益介质103进行侧面泵浦，使得增益离子实现布居反转，泵浦光源耦合系统102表面镀有增透膜，所述的激光增益介质103的通光面及侧面镀有增透膜，其侧面和（或）通光面可以通过光胶或深化光胶同基质材料或良性散热材料以改善激光增益介质的散热性能。种子光源104输出的种子光经过偏振装置105以线偏振方式全部透射，进入激光多次放大级结构，种子光为连续光或是准连续光或是脉冲光，其具有线宽窄、功率稳定、光斑质量好、脉宽可调、重复频率可调、偏振度高等优点。所述的激光增益介质103可以采用Cr4+：YAG晶体、Yb：YAG晶体、Er：glass晶体、Nd：YVO4晶体、Nd:YAG晶体等。种子光在激光增益介质103中经过一次全内反射入射第一直角反射棱镜107并经其两次全内反射后第二次进入激光增益介质103，然后继续依次经过第二直角反射棱镜108和第三直角反射棱镜109并分别各两次被反射进入增益介质，最后经过激光增益介质103共四次反射后入射1/4波长片110，经全反镜111反射后，被放大的种子光又沿原光路返回。在多次反射的光路中可以插入准直装置106对种子光进行准直，以避免较长的光路导致种子光发散，影响放大效率。所述的准直装置106可以是球面透镜、或柱面透镜、直角棱镜对或它们的组合。1/4波长片110和全反镜111使得种子光往返共八次进入激光增益介质103增益，大大提高了能量提取效率。所述的偏振装置105分为透射式和反射式两种，即以透射光或反射光入射增益介质，将入射光与反射光或入射光与透射光以不同的角度分离，进而达到使种子光与种子光放大输出光112分离输出，分离的两束光偏振方向正交，激光增益介质103的通光面可以切成梯形面或矩形面等。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种放大器结构，包括LD阵列、泵浦光源耦合系统、激光增益介质、种子光源；其特征在于：还包括偏振装置和N个直角反射棱镜,其中N≧1；所述的偏振装置位于种子光源和激光增益介质之间，所述的种子光源输出的种子光经过偏振装置后进入激光增益介质并经激光增益介质反射；所述的直角反射棱镜位于种子光经激光增益介质的反射的反射光路上。
2.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：还包括1/4波长片、全反镜，所述的第N个直角反射棱镜反射出的光经激光增益介质反射后的光路路上依次设有将光沿原光路返回的1/4波长片和全反镜。
3.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的直接反射棱镜的反射光路上设有准直装置，所述的准直装置为球面透镜、或柱面透镜、直角棱镜对或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的种子光源输出的种子光为连续光、准连续光或脉冲光。
5.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的激光增益介质为Cr4+：YAG晶体、Yb：YAG晶体、Er：glass晶体、Nd：YVO4晶体或Nd:YAG晶体。
6.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的偏振装置为偏振分束器或work-off晶体。
7.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的偏振装置通光面、泵浦光源耦合系统和/或准直透镜镀有增透膜。
8.根据权利要求2所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的直角反射棱镜、1/4波长片和全反镜通光面镀有增透膜，不通光面镀有高反膜。
9.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的激光增益介质的通光面和侧面镀有增透膜，所述的激光增益介质的通光面为梯行面或矩形面。
10.根据权利要求1所述的一种放大器结构，其特征在于：所述的激光增益介质侧面和/或通光面光胶或深化光胶有散热材料。
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PB01 Publication
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