CN104505704B - 一种新型激光放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及全固态激光技术领域，具体公开一种新型激光放大器。本发明的新型激光放大器，包括：沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质1和光学棱镜3；其中，所述激光工作物质1为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质1各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。本发明与传统棒状工作物质相比，由于有效的减小了内部热致折射率梯度，因此热致折射率梯度减小很多，光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效减弱光束产生的波前畸变；制作简单且成本低廉，容易满足对加工工艺的精度要求。

Description

一种新型激光放大器
技术领域
本发明涉及全固态激光技术领域，特别涉及一种新型激光放大器。
背景技术
高平均功率高光束质量激光器在工业、医疗、国防、科研等领域有着广泛的应用。然而在所有的固体激光器系统中，激光介质吸收的抽运光中有一部分转变成热能沉积在介质内部；同时，激光介质受到外界的冷却，使得激光介质内部形成非均匀的温度场分布，温度分布的不均匀，进而在介质内形成热应变和热应力分布，热应力导致介质的折射率发生变化将引起热致双折射效应。
在很多激光系统中，要求激光的偏振态为线偏振光。因此，热致双折射将降低激光输出功率，劣化光束质量，限制激光重复频率的提高。激光介质热效应问题限制激光输出功率并影响输出的光束质量。并且，随着抽运功率的增大，激光增益介质较差的热性能对整个装置的性能的影响越显突出。
传统的棒状工作物质热梯度大、散热效果差、光束质量差；而板条工作物质虽然能有效减小热效应问题，但其对于制造工艺的要求极高，很难达到要求的精度。
如申请号为200810222337.1减小温度梯度的工作物质，其中圆棒状工作物质表面的薄膜层将工作物质与冷却液体隔开，起到缓冲温度变化的作用。但其缺点在于，晶体棒散热差、棒中心储能大、径向温度梯度大，不能获得高功率高光束质量的激光输出。
发明内容
本发明旨在克服现有激光放大器技术的缺陷，容易满足对加工工艺的精度要求，提高能量输出，提供一种新型激光放大器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种新型激光放大器，包括：沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质1和光学棱镜3，激光工作物质1外的石英玻璃管9以及用于泵浦的激光二极管叠阵10；其中，所述激光工作物质1为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质1各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
一些实施例中，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆柱体切除椎体后的形状。
一些实施例中，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆锥体。
一些实施例中，所述激光工作物质1、光学棱镜2和光学棱镜3具有圆锥面，所述圆锥面用于调节激光方向。
一些实施例中，所述光学棱镜2和光学棱镜3相对于所述激光工作物质1对称布置；工作时，激光束从所述光学棱镜2输入所述激光工作物质1，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质1的端面6输出，进入所述光学棱镜3，最终从所述光学棱镜3输出。
一些实施例中，所述激光工作物质1的材料为Nd：YAG、Nd：YVO4、Yb：YAG、Nd：YLF、Nd：Gd：VO4、钕玻璃或铒玻璃。
一些实施例中，所述激光工作物质1长度为38-150mm，壁厚为2-10mm。
一些实施例中，所述激光工作物质1的内部和/或外部具有冷却水路。
本发明的有益效果在于：与传统棒状工作物质相比，由于有效的减小了内部热致折射率梯度，因此热致折射率梯度减小很多，光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效减弱光束产生的波前畸变；制作简单且成本低廉，容易满足对加工工艺的精度要求。在进一步的方案中，激光工作物质1内部和外部通过冷却水路通水冷却，减小泵浦过程晶体内部产生的热效应；同时激光在晶体中呈“之”字形全反射传播，有效地减小热透镜、热致应力双折射、表面形变等一系列热效应，最终改善激光输出功率并影响输出的光束质量。
附图说明
图1是本发明实施例1新型激光放大器的结构示意图。
图2是本发明实施例2新型激光放大器的结构示意图。
图3是本发明新型激光放大器的工作结构端面示意图。
图4是本发明实施例1新型激光放大器的激光工作物质侧面示意图。
图5是本发明实施例2新型激光放大器的激光工作物质侧面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明提供一种新型激光放大器，包括：沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质1和光学棱镜3。
其中，所述激光工作物质1为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质1各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
本发明由于有效的减小了内部折射率梯度，因此折射率梯度减小很多，光束通过晶体不同位置时经历光学长度差异减小，可以有效减弱光束产生的波前畸变；制作简单且成本低廉，容易满足对加工工艺的精度要求。
实施例1
如图1所示，本发明实施例1的新型激光放大器，包括：沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质1和光学棱镜3。
其中，所述激光工作物质1为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质1各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
所述光学棱镜2、光学棱镜3相同，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆柱体切除椎体后的形状。
所述激光工作物质1、光学棱镜2和光学棱镜3具有圆锥面，分别为圆锥面4、5、6、7，所述圆锥面4、5、6、7用于调节激光方向，既可镀制增透膜层也可不镀制膜层。
所述激光工作物质1的内部和/或外部具有冷却水路，即内部和外部都可以通水冷却。如图3所示，冷却水8设置在石英玻璃管9和激光工作物质1之间，所述激光二极管10用于侧面泵浦。
相对于整个放大器的对称轴，整个放大器呈对称结构，所述光学棱镜2和光学棱镜3相对于所述激光工作物质1对称布置。
工作时，激光束从所述光学棱镜2输入所述激光工作物质1，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质1的端面6输出，进入所述光学棱镜3，最终从所述光学棱镜3准直输出。有效地减小热透镜、热致应力双折射、表面形变等一系列热效应。
该激光放大器，能够有效地减弱晶体热透镜效应、减小内部的热应力和减弱光束波前畸变。使用这种激光放大器制成的激光二极管侧面泵浦的Nd：YAG激光器可以获得更高输出功率、光束质量更好的激光。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2的新型激光放大器，包括：沿光路布置的光学棱镜2、激光工作物质1和光学棱镜3。
其中，所述激光工作物质1为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向外加工倒角，所述管型棒状晶体的截面呈梯形；激光工作物质1各个面均精确抛光；光学棱镜2和光学棱镜3相同。
所述光学棱镜2、光学棱镜3相同，所述光学棱镜2、光学棱镜3为圆锥体。
所述激光工作物质1、光学棱镜2和光学棱镜3具有圆锥面，分别为圆锥面4、5、6、7，所述圆锥面4、5、6、7用于调节激光方向，既可镀制增透膜层也可不镀制膜层。
所述激光工作物质1的内部和/或外部具有冷却水路，即内部和外部都可以通水冷却，减小泵浦过程晶体内部产生的热效应。如图3所示，冷却水8设置在石英玻璃管9和激光工作物质1之间，所述激光二极管10用于侧面泵浦。
相对于整个放大器的对称轴，整个放大器呈对称结构，所述光学棱镜2和光学棱镜3相对于所述激光工作物质1对称布置。
工作时，激光束从所述光学棱镜2输入所述激光工作物质1，沿“之”字形路径全反射前行，经激光工作物质1的端面6输出，进入所述光学棱镜3，最终从所述光学棱镜3准直输出。有效地减小热透镜、热致应力双折射、表面形变等一系列热效应。
上述实施例1、2中，所述激光工作物质1的材料为Nd：YAG、Nd：YVO4、Yb：YAG、Nd：YLF、Nd：Gd：VO4、钕玻璃或铒玻璃。进一步地，所述激光工作物质1长度为38-150mm，壁厚为2-10mm。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种激光放大器，其特征在于，包括：沿光路布置的第一光学棱镜(2)、激光工作物质(1)和第二光学棱镜(3)；
其中，所述激光工作物质(1)为管型棒状晶体，所述管型棒状晶体的两端向内或向外加工倒角区域，所述管型棒状晶体的纵截面呈梯形；激光工作物质(1)各个面均精确抛光；第一光学棱镜(2)和第二光学棱镜(3)相同；激光束从所述第一光学棱镜(2)输入所述激光工作物质(1)，沿“之”字形路径全反射传播。
2.如权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述第一光学棱镜(2)、第二光学棱镜(3)为圆柱体切除椎体后的形状。
3.如权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述第一光学棱镜(2)、第二光学棱镜(3)为圆锥体。
4.如权利要求2或3所述的激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(1)、第一光学棱镜(2)和第二光学棱镜(3)具有圆锥面，所述圆锥面用于调节激光方向。
5.如权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(1)的材料为Nd：YAG、Nd：YVO4、Yb：YAG、Nd：YLF、Nd：Gd：VO4、钕玻璃或铒玻璃。
6.如权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(1)长度为38-150mm，壁厚为2-10mm。
7.如权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述激光工作物质(1)的内部和/或外部具有冷却水路。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106207739B (zh) * 2016-08-30 2021-03-09 中国科学院合肥物质科学研究院 一种曲面板条激光晶体元件
CN109244803B (zh) * 2018-10-22 2021-04-30 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种管状激光增益介质及其封装方法
CN109378693B (zh) * 2018-12-11 2024-02-20 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 激光增益结构及激光器
CN112615239A (zh) * 2020-12-15 2021-04-06 武汉菩济医疗科技有限公司 激光放大镜及激光放大装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1071032A (zh) * 1992-07-28 1993-04-14 国营第七○六厂 一种大功率固体激光器
CN102122791A (zh) * 2011-01-27 2011-07-13 中国人民解放军电子工程学院 多晶体棒并接激光放大器增益介质
CN103259181A (zh) * 2012-02-20 2013-08-21 中国科学院理化技术研究所 一种双z型运转的固体激光板条放大装置
CN203233047U (zh) * 2013-01-18 2013-10-09 华北电力大学（保定） 一种聚焦种子注入的具有圆环台形反射棱镜的固体激光器
CN203350471U (zh) * 2013-07-03 2013-12-18 西安华科光电有限公司 一种柱面锥形棱镜
CN103777279A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 中国科学院半导体研究所 一种光纤端帽熔接系统
CN104020566A (zh) * 2014-04-28 2014-09-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 二维大规模激光束阵列占空比调节装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1071032A (zh) * 1992-07-28 1993-04-14 国营第七○六厂 一种大功率固体激光器
CN102122791A (zh) * 2011-01-27 2011-07-13 中国人民解放军电子工程学院 多晶体棒并接激光放大器增益介质
CN103259181A (zh) * 2012-02-20 2013-08-21 中国科学院理化技术研究所 一种双z型运转的固体激光板条放大装置
CN203233047U (zh) * 2013-01-18 2013-10-09 华北电力大学（保定） 一种聚焦种子注入的具有圆环台形反射棱镜的固体激光器
CN203350471U (zh) * 2013-07-03 2013-12-18 西安华科光电有限公司 一种柱面锥形棱镜
CN103777279A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 中国科学院半导体研究所 一种光纤端帽熔接系统
CN104020566A (zh) * 2014-04-28 2014-09-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 二维大规模激光束阵列占空比调节装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
70倍高增益激光二极管阵列侧面抽运钕玻璃放大器;邱基斯等;《激光与光电子学进展》;20101031(第6期);第061401-1~4页 *

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