CN115084982B - 一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，涉及高功率全固态激光技术领域。所述板条激光放大增益模块包括复合结构板条、第一热沉、第一泵浦源。所述复合结构板条包括：Nd:YAG区、低折射率介质区和吸收区。本发明利用复合结构板条形成全内反射，利用板条的楔形大面结构减少输出损耗；同时选择合适的入射光路和出射光路，避免了zigzag板条大面上的倏逝膜和泵浦光高透膜的抗损伤能力对放大激光峰值功率提升的限制，实现大能量纳秒激光输出，峰值功率可以达到GW以上，适应于激光冲击强化和激光雷达等应用。

Description

一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块
技术领域
本发明涉及高功率全固态激光技术领域，尤其是公开了一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块。
背景技术
高峰值功率激光在科学研究、工业加工和激光雷达等领域有重要应用需求。其中，全固态高峰值功率激光器具有效率高、结构紧凑、性能稳定、输出光束质量好等诸多优点，近年来已经有了快速发展。现有的典型高峰值功率板条激光器中，通常板条一个大面镀倏逝膜，另一个大面镀泵浦光高透膜，激光在板条内部走之字形光路放大传输。目前之字形Nd:YAG板条已经在重频20Hz下实现了5J以上的纳秒1064nm激光放大输出，但是由于光斑分布不均匀，板条大面上的倏逝膜和泵浦光高透膜所承受的能量密度已逐步接近其抗损伤阈值，限制了能量的进一步提升。因此，有必要设计出一种面向更高峰值功率的板条激光放大增益模块。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，本发明提供了提供一种面向高峰值功率的板条激光放大增益模块，该增益模块采用复合结构板条，避免了zigzag板条大面上的倏逝膜和泵浦光高透膜的抗损伤能力对放大激光峰值功率提升的限制，可以在板条激光放大增益模块上实现更高的峰值功率输出。
本发明采用的技术方案如下：
一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，所述板条激光放大增益模块至少包括：第一泵浦源、第一热沉、复合结构板条；所述第一泵浦源用于对复合结构板条进行泵浦，使其产生粒子数反转所述复合结构板条用于产生激光增益，实现激光放大；所述第一热沉用于将复合结构板条内的废热导出，从而对复合结构板条进行冷却；
所述复合结构板条的端面包括三部分：中间的Nd:YAG区、位于Nd:YAG区两侧的低折射率介质区和位于Nd:YAG区上下两端的吸收区；所述Nd:YAG区作为激光工作物质区域，用于吸收泵浦光形成粒子数反转；两端的吸收区用于吸收Nd:YAG中的荧光，避免形成寄生振荡，提高储能。
所述低折射率介质区与Nd:YAG区的两个键合面分别为第一界面和第二界面，第一界面为Nd:YAG区的锐角大面，第二界面为Nd:YAG区的钝角大面；所述第一界面和第二界面用于为主激光光束的传输提供全内反射，将光束一直约束在板条内部传输。
低折射率介质区的两个外大面为第三界面和第四界面，其中与第一泵浦源相对的一面镀对泵浦光高透的高透膜。
通过相应的入射出射角度设置，所述主激光光束一直被约束在板条内部进行传输，最终在出射端面的光束绝大部分被输出，极少部分残余光束在出射端面反射，之后该残余光束不断继续反射，最终残余光束进入低折射率介质区中被耗散掉，不会消耗Nd:YAG区中的储能，也不沿原路返回，保证了系统安全。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明实施例中提供的板条激光放大增益模块采用复合结构板条，利用低折射率介质和Nd:YAG之间形成全内反射，利用板条的楔形大面结构形成出射端面上较大的光斑，减少了输出损耗；同时选择合适的入射光路和出射光路，避免了常用zigzag板条大面上的倏逝膜和泵浦光高透膜的抗损伤能力对放大激光峰值功率提升的限制，可以在板条激光放大增益模块上实现GW高峰值功率的大能量纳秒激光输出。同时本发明所涉及的激光放大增益模块简单紧凑，稳定可靠，热管理良好，保证了输出激光具有较好的光束质量。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明板条激光放大增益模块俯视图。
图2是本发明板条激光放大增益模块前视图。
图3是本发明板条激光放大增益模块光路示意图。
图4是本发明板条激光放大增益模块的一种应用方式。
图5是本发明板条激光放大增益模块的一种实施方式。
图6是本发明板条激光放大增益模块的另一种实施方式。
图中：1、第一泵浦源，2、第一热沉，3、复合结构板条，4、第二热沉，5、第二泵浦源，6、激光种子源，7、隔离器，8、整形系统，9、第一反射镜，10、第二反射镜，11、泵浦耦合镜，31、Nd:YAG区，32、低折射率介质区，33、吸收区。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，图1为一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块俯视图。该板条激光放大增益模块包括：第一泵浦源1、第一热沉2、复合结构板条3、第二热沉4和第二泵浦源5。所述复合结构板条3用于产生激光增益，实现激光放大。所述第一热沉2和第二热沉4用于将复合结构板条3内的废热导出，从而对复合结构板条3进行冷却，同时对泵浦光高透。所述第一泵浦源1和第二泵浦源5用于对复合结构板条3进行泵浦，使其产生粒子数反转。
图2为前述面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块的前视图。如图所示，所述复合结构板条3的端面包括三部分：中间的Nd:YAG区31、位于Nd:YAG区31左右两侧的低折射率介质区32和位于Nd:YAG区31上下两侧的吸收区33。所述Nd:YAG区31作为激光工作物质区域，用于吸收泵浦光形成粒子数反转。两端的吸收区33用于吸收Nd:YAG中的荧光，避免形成寄生振荡，提高储能。
在一个优选实施例中，两块吸收区33的尺寸完全相同，且所述吸收区33采用Sm:YAG材质。
实施例2
图3为板条激光放大增益模块的光路示意图，其中低折射率介质区32与Nd:YAG区31的两个键合面分别为第一界面a和第二界面b，这两个界面用于为主激光的传输提供全内反射，尤其是对特殊角度的1064nm激光形成全内反射，将其一直约束的板条内部传输。低折射率介质区32的两个外大面为第三界面c和第四界面d，且第三界面c和第四界面d上镀有对泵浦光高透的高透膜。
在板条激光放大增益模块中，第一热沉2和第二热沉4分别与第三界面c和第四界面d分别固定连接，使得气体或者液体等流体与复合结构板条3的大面直接接触进行冷却。在一个优选实施例中，两个热沉分别和第三界面c与第四界面d的固定连接可以选择压接或者焊接方式，本发明实施例对该连接方式不做具体限定。
在复合结构板条3中，Nd:YAG区31的两个侧面之间平行、两个大面不平行，且两个大面之间存在一个角度ε。另一方面，Nd:YAG区31的两个大面与上下两端吸收区33的大面分别平行，因此每块吸收区33的两个大面之间也存在一个角度ε。
同时，在所述复合结构板条3中，键合的吸收区33-Nd:YAG区31-吸收区33整体结构的两个大面分别与低折射率介质区32的两个内大面键合，所述低折射率介质区32的宽度不小于的吸收区33/Nd:YAG区31的宽度。
在复合结构板条3中，厚度相对比较小的一端为入射端面，厚度相对比较大的一端为出射端面。所述入射端面和出射端面都各有特殊的切角，并且各自针对不同的特殊角度镀1064nm高透膜。优选地在光路中，主激光光束以特殊角度在入射端面上的光斑大小必须小于入射端面上Nd:YAG区31的口径。
板条激光放大增益模块在实际工作中，第一泵浦源1和/或第二泵浦源5可以对整个第三界面c和第四界面d进行泵浦，也可以只针对第三界面c和第四界面d上特殊的区域位置进行泵浦，而非整个对第二界面进行泵浦。例如，第一泵浦源1和/或第二泵浦源5可以只在第三界面c和/或第四界面d上主激光光束发生反射的分区域进行泵浦。
结合图3对所述板条激光放大增益模块的工作原理进行说明：当主激光光束从空气中以端面入射角βin从入射端面进入复合结构板条3时，复合结构板条3内的折射角为θin，Nd:YAG区31的折射率为n，三个物理量之间满足如下关系：
sin(βin)=nsin(θin)。
复合结构板条3的入射端面与大面夹角的锐角角度为入射切角αin，第一界面a为Nd:YAG区31的锐角大面，第二界面b为Nd:YAG区31的钝角大面。则复合结构板条3内主激光光束在第一界面a处的第一个入射角δ1可以表示为：
δ1=αin+θin。
当δ1大于Nd:YAG区31/低折射率介质区32形成的全内反射临界角δ0时，主激光光束在第一界面a发生全内反射。经过理论分析，当δ1和αin满足如下关系时，主激光光束在复合结构板条3内的横截面积最大：
δ1+αin =π/2。
主激光光束在Nd:YAG区31的大面上每反射一次，其在大面的入射角相应的增大一次。当第m次在大面反射时，主激光光束入射角δm满足如下关系式：
δm=δ1+(m-1)ε。
可以看出，主激光光束在第一界面a和第二界面b之间多次发生反射后，即只要δ1＞δ0，后续的入射角δm就可以不断增大，并且都能满足全内反射条件，主激光光束以之字形光路传输并逐级放大。
最终输出光束从复合结构板条3的另一个端面出射端面输出，复合结构板条3的出射端面与大面夹角的锐角角度为出射切角αout，复合结构板条3内部光束在出射端面的出射角为θout，从复合结构板条3输出后的端面输出角为βout。四个角度参数满足如下关系式：
θout=δm-αout
sin(βout)=nsin(θout)。
通常θout优选在2°~10°之间，即能避免出射端面反射的光束沿原路返回影响系统安全，又能使输出光束尽量保持大的光斑大小，同时保持比较低的峰值功率密度和能量密度，避免后续传输时镜片上功率密度过大。
实施例3
在一个优选实施例中，所述低折射率介质32选用GaF2、融石英玻璃或者其他低折射率的光学透明材料。
在一个优选实施例中，所述低折射率介质区32使用GaF2，Nd:YAG区31的折射率n为1.817，Nd:YAG区31两个大面的夹角为2°，Nd:YAG区31与GaF2之间的第一界面a和第二界面b的全反射临界角δ0为51.9°。此时选择第一次反射角δ1为56°，入射端面的入射切角αin为34°，主激光光束的端面入射角βin为43°，折射角θin为22°。Nd:YAG区31入射端面的钝角棱边到另一个大面的距离为5mm，厚度方向的最大入射光斑为6.54mm，复合结构板条3内部光斑大小为8.29mm。光束在第一界面a、第二界面b两个大面共反射9次，δ9为72°。紧接着输出光束在出射端面输出，优选出射角θout为10°，出射端面的锐角出射切角αout为62°，端面输出角βout为18°，输出光斑大小为8.01mm。在出射端面的厚度方向上，光斑大小小于Nd:YAG区31，优选Nd:YAG区31的锐角大面即第一界面a的长度为140.45mm，同时钝角大面即第二界面b长度为128.08mm。
优选θout为10°的原因是，出射端面的光束绝大部分被输出，极少部分残余光束在出射端面反射并以相对入射角52°入射在第一界面a或第二界面b，之后该残余光束不断继续反射，该相对入射角会不断减小，最终将小于全内反射临界角δ0，残余光束进入低折射率介质区32中被耗散掉，不会消耗Nd:YAG区31中的储能，也不沿原路返回，保证了系统安全。
实施例4
图4所示为前述激光放大增益模块的一种具体应用实施方式，为一种面向高峰值功率的板条激光器装置。所述板条激光器装置包括：面向高峰值功率的板条激光放大增益模块A、激光种子源6、隔离器7、整形系统8、第一反射镜9和第二反射镜10。所述激光种子源6输出的脉冲种子光，依次经过隔离器7和整形系统8之后，借助第一反射镜9和第二反射镜10进入板条激光放大增益模块A。
所述隔离器7的作用的是使激光种子源6不受后级回光的影响，保障其稳定工作。所述整形系统8用于对种子光斑进行大小变换，使其大小与板条端面匹配。种子光经过板条放大之后，输出高峰值功率的脉冲激光。
在一个优选实施例中，所述种子源6可以选择纳秒种子源或皮秒种子源。
实施例5
如图5所示，为一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块的另一实施例，与前述任一放大增益模块不同的地方在于，该放大增益模块只包含单边的第一泵浦源1和第一热沉2，在另一个实施例中也可以只包含单边的第二热沉4、第二泵浦源5，以此提供单边的泵浦和热沉。选择两个不同方向的单边泵浦则相应的泵浦方向和冷却方向也需要进行更换。
实施例6
如图6所示，为一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块的另一实施例，该板条激光放大增益模块包括：复合结构板条3、位于复合结构板条3一侧的第一泵浦源1、位于复合结构板条3另一侧的第一热沉2。
相应的，对于第三界面c和第四界面d两个大面，靠近泵浦源的一面镀高透膜，靠近热沉的一面镀高反膜。
作为优选实施例，第一泵浦源1和复合结构板条3之间还可以包含泵浦耦合镜11，所述泵浦耦合镜11用于对泵浦光进行整形。
在实施例中，复合结构板条3、泵浦源、热沉以及主激光光束通过该激光放大增益模块的光路设置均与前述任一实施例的相同。泵浦源和/或热沉的位置放置对于复合结构板条3中的光路没有影响。但是当泵浦源和热沉同时位于复合结构板条3的一侧时，为了便于泵浦光的通过，热沉要求为透明。若泵浦源和热沉没有同时位于复合结构板条3的一侧，则对热沉没有透明性要求。
与现有技术相比，本发明实施例中提供的板条激光放大增益模块采用复合结构板条，利用低折射率介质和Nd:YAG之间形成全内反射，利用板条的楔形大面结构形成出射端面上较大的光斑，同时选择合适的入射光路和出射光路，避免了zigzag板条大面上的倏逝膜和泵浦光高透膜的抗损伤能力对放大激光峰值功率提升的限制，可以在板条激光放大增益模块上实现GW高峰值功率的大能量纳秒激光输出。同时本发明所涉及的激光放大增益模块简单紧凑，稳定可靠，波长为1064nm，峰值功率可以达到GW以上，适应于激光冲击强化和激光雷达等应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，所述板条激光放大增益模块至少包括：第一泵浦源（1）、第一热沉（2）、复合结构板条（3）；所述第一泵浦源（1）用于对复合结构板条（3）进行泵浦，使其产生粒子数反转所述复合结构板条（3）用于产生激光增益，实现激光放大；所述第一热沉（2）用于将复合结构板条（3）内的废热导出，从而对复合结构板条（3）进行冷却；
所述复合结构板条（3）的端面包括三部分：中间的Nd:YAG区（31）、位于Nd:YAG区（31）左右两侧的低折射率介质区（32）和位于Nd:YAG区（31）上下两侧的吸收区（33）；键合的吸收区（33）-Nd:YAG区（31）-吸收区（33）整体结构的两个大面分别与低折射率介质区（32）的两个内大面键合；所述Nd:YAG区（31）作为激光工作物质区域，用于吸收泵浦光形成粒子数反转；两端的吸收区（33）用于吸收Nd:YAG中的荧光，避免形成寄生振荡，提高储能；
所述Nd:YAG区（31）的两个侧面之间平行、两个大面不平行，且两个大面之存在一个角度ε；所述低折射率介质区（32）与Nd:YAG区（31）的两个键合面分别为第一界面和第二界面，第一界面为Nd:YAG区（31）的锐角大面，第二界面为Nd:YAG区（31）的钝角大面；所述第一界面和第二界面用于为主激光光束的传输提供全内反射，将光束一直约束在板条内部传输；
在复合结构板条（3）中，厚度相对比较小的一端为入射端面，厚度相对比较大的一端为出射端面，复合结构板条（3）内主激光光束在第一界面/第二界面上的第一个入射角为δ1，当δ1大于Nd:YAG区（31）/低折射率介质区（32）的全内反射临界角δ0时，主激光光束在第一界面发生全内反射，δ1可以表示为：
δ1=αin+θin，
αin为入射切角，θin为复合结构板条（3）内的折射角；
最终输出光束从复合结构板条（3）的出射端面输出，复合结构板条（3）内部光束在出射端面的出射角为θout，所述出射角θout的角度值为2°~10°。
2.根据权利要求1所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，低折射率介质区（32）的两个外大面为第三界面和第四界面，其中与第一泵浦源（1）相对的一面镀对泵浦光的高透膜。
3.根据权利要求2所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，所述入射端面和出射端面都各有入射切角αin和出射切角αout，且入射端面和出射端面各自针对端面入射角βin和端面输出角βout镀高透膜。
4.根据权利要求3所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，当主激光光束从空气中以端面入射角βin从入射端面进入复合结构板条（3）时，复合结构板条（3）内的折射角为θin，Nd:YAG区（31）的折射率为n，三个物理量之间满足如下关系：
sin(βin)=nsin(θin)。
5.根据权利要求4所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，主激光光束在Nd:YAG区（31）的第一界面/第二界面上每反射一次，其在第一界面/第二界面上的入射角相应的增大一次，当第m次在第一界面/第二界面上反射时，主激光光束在第一界面/第二界面上的第m个入射角δm满足如下关系式：
δm=δ1+(m-1)ε，m为大于1的正整数。
6.根据权利要求5所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，
当δ1和αin满足如下关系时，主激光光束在复合结构板条（3）内的横截面积最大：
δ1+αin =π/2。
7.根据权利要求6所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，最终输出光束从复合结构板条（3）的出射端面输出，复合结构板条（3）内部光束在出射端面的出射角为θout，从复合结构板条（3）输出后的端面输出角为βout，角度参数满足如下关系式：
θout=δm - αout
sin(βout)=nsin(θout)。
8.根据权利要求7所述的面向高峰值功率激光的板条激光放大增益模块，其特征在于，所述第一泵浦源（1）和第一热沉（2）分别位于复合结构板条（3）的两侧，或者第一泵浦源（1）和第一热沉（2）位于复合结构板条（3）的同一侧。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117134179B (zh) * 2023-10-26 2024-03-29 中国工程物理研究院应用电子学研究所 消回光防自激振荡角度阵列式增益模块及激光放大装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084888A (en) * 1989-12-29 1992-01-28 Hoya Corporation Laser medium for use in a composite slab type laser
EP0831567A1 (en) * 1996-04-08 1998-03-25 Fanuc Ltd Slab laser oscillator
CN101572386A (zh) * 2009-06-09 2009-11-04 中国科学院上海光学精密机械研究所 倾斜板条激光放大器
CN105375246A (zh) * 2015-09-28 2016-03-02 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种端面倾斜泵浦的平面波导激光放大器
CN105529602A (zh) * 2016-01-27 2016-04-27 北京工业大学 一种抑制掠入射板条增益介质内部寄生振荡的方法
CN112436370A (zh) * 2021-01-27 2021-03-02 四川光天下激光科技有限公司 一种端泵板条激光放大器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1254891C (zh) * 2003-12-05 2006-05-03 清华大学 板条状激光增益介质的双波长组合泵浦方法及其增益模块
CN2927419Y (zh) * 2006-07-26 2007-07-25 中国科学院上海光学精密机械研究所 反射玻璃实现z形光路的板条激光器
CN104319603A (zh) * 2014-11-05 2015-01-28 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种板条激光放大器及其激光输出方法
CN106169694B (zh) * 2016-08-30 2021-09-10 中国科学院合肥物质科学研究院 一种大尺寸复合激光增益板条元件以及制备方法
CN107017545A (zh) * 2017-06-14 2017-08-04 北京工业大学 一种提高Nd:YAG激光器输出特性的方法及装置
CN111987581A (zh) * 2020-07-01 2020-11-24 北京工业大学 一种采用扩散键合克服寄生振荡的结构和实现方法
CN113889831A (zh) * 2021-05-28 2022-01-04 中国科学院理化技术研究所 一种紧凑型板条脉冲激光器
CN113624452B (zh) * 2021-07-14 2022-09-02 哈尔滨工程大学 一种用于激光板条端面键合面检测的光路对准方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084888A (en) * 1989-12-29 1992-01-28 Hoya Corporation Laser medium for use in a composite slab type laser
EP0831567A1 (en) * 1996-04-08 1998-03-25 Fanuc Ltd Slab laser oscillator
CN101572386A (zh) * 2009-06-09 2009-11-04 中国科学院上海光学精密机械研究所 倾斜板条激光放大器
CN105375246A (zh) * 2015-09-28 2016-03-02 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种端面倾斜泵浦的平面波导激光放大器
CN105529602A (zh) * 2016-01-27 2016-04-27 北京工业大学 一种抑制掠入射板条增益介质内部寄生振荡的方法
CN112436370A (zh) * 2021-01-27 2021-03-02 四川光天下激光科技有限公司 一种端泵板条激光放大器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
100-mW High-Power Angled-Stripe Superluminescent Diodes with a New Real Refractive-Index-Guided Self- Aligneid Structure;Tom Takayama 等;《IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS》;19961130;全文 *
传导冷却端面泵浦板条放大器波前畸变数值研究;刘亮 等;《强激光与粒子束》;20090731;全文 *

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