CN209561859U - 一种多个增益介质的多程光放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种多个增益介质的多程光放大器，包括至少两组曲面镜组，曲面镜组由两个曲面镜相对设置而成，两个曲面镜共焦中心处设有增益介质部件，在靠近曲面镜处分别设有光入转向部件、光出转向部件，光入转向部件将光束反射到曲面镜上，光束至少一次经过全部曲面镜后从光出转向部件转出。本实用新型的有益效果是：用多组成对的曲面镜加上增益介质部件，一种多次往返重复成像过程，使得光束在围绕着放大介质的多次放大经过中，保持和放大介质中心线较小的夹角，可以比较有效地和端面泵浦的增益区域重叠，使得通过的光束被放大，并具有较好的光束性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及高功率光放大领域，更具体地说涉及一种多个增益介质的多程光放大器。
背景技术
光放大器的主要作用是对光束进行能量放大的系统，主要功能是为了产生能达到应用所需要光束的功率或者脉冲能量，是一种被广泛应用的激光放大器件。
激光放大器技术主要分为再生放大器和线性多程放大器两种。再生放大器是利用一个共振腔体，通过激光光束脉冲的引入，对激光脉冲进行多次来回放大，在达到一定的峰值脉冲能量时，通过电子控制系统快速将所述放大的光脉冲导出，达到放大激光脉冲能量的目的，通过再生放大器进行放大激光脉冲所能够达到的最佳脉冲平均功率，一般来说在十瓦左右。线性多程放大器是通过安排激光束穿过放大介质单次或多次过程时对光束分别进行单次或多次放大，通过线性放大器进行放大的光束能够达到的平均功率，一般可以比再生放大器所能够达到的平均输出功率大，如百瓦、千瓦或万瓦级别。在固体或光纤大功率激光应用中，线性放大器在产生高功率光束的应用中比较广泛。固体激光放大器中，使用多程放大可以达到较高的输出功率。因此，线性多程激光放大器备受重视。
一般的单个多程放大器，比较多的是安排二程放大，明显多于二程放大的放大过程比较难在简单的放大器装置中得到实现。主要原因是二程以上的放大，很难将放大的光束多次引入到同一个放大介质的有效泵浦区域，如在端泵浦情况下保持较小的夹角而和泵浦区域有效重叠，达到较高的放大器效率。一种以板状为放大器介质侧面泵浦，引导激光在板条内经过多次的来回搓开经过有效放大区域的激光放大器，大多数是单程或二程经过局部的有效泵浦区域，部分地解决了大功率放大器的需求。然而，多数板条放大装置所能够输出的激光束质量不会很好，或有放大装置的总体效率不高的弊端。
Sterling Backus等人在美国专利US5,644,424中阐述了一种使用三个镜子就能够有效地对激光束进行多次的循环放大的方法。然而，这些专利所用的方法对更加高的输出光功率的要求来说，由于采用单个的放大介质的泵浦热效应的限制，比较难以达到更高功率。有关先前其他发明的多程线性放大器，可以参考美国专利US3,365,671或者US4,156,852等。
因此，需要有更加大输出功率的线性多程放大，能达到应用所需的输出特性放大器设计。
发明内容
本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种多个增益介质的多程光放大器。
本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。
一种多个增益介质的多程光放大器，包括至少两组曲面镜组，所述曲面镜组由两个曲面镜相对设置而成，两个所述曲面镜共焦中心处设有增益介质部件，在靠近所述曲面镜处分别设有光入转向部件、光出转向部件，所述光入转向部件将光束反射到所述曲面镜上，所述光束至少一次经过全部所述曲面镜后从所述光出转向部件转出。
进一步，根据权利要求1所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：所述曲面镜组中两个曲面镜的中心法线分别与所围绕的增益介质部件的中心光轴线接近共线。
进一步，所述光束的多次循环通过单个放大介质的光线都在平行于二个增益介质中心轴线所在的平面内。
进一步，所述光束的多次循环通过单个放大介质的光线都在垂直于二个增益介质中心轴线所在的平面内。
进一步，组成所述曲面镜组的两个曲面镜的焦距长度相同。
进一步，组成所述曲面镜组的两个曲面镜的焦距长度不相同。
进一步，各组所述曲面镜组之间的焦距长度相同。
进一步，所述曲面镜为球面镜或者非球面镜。
进一步，所述光束形成的光路上插入光阑。
本实用新型的有益效果为：
用多组成对的曲面镜加上增益介质部件，一种多次往返重复成像过程，使得光束在围绕着放大介质的多次放大经过中，保持和放大介质中心线较小的夹角，可以比较有效地和端面泵浦的增益区域重叠，使得通过的光束被放大，并具有较好的光束性能。
附图说明
图1是实施例1的正视图；
图2是实施例1的侧视图；
图3是实施例2的正视图；
图4是实施例2的侧视图；
图中：
1、2、3、4、曲面镜；100、200、增益介质；11、51、光束；50、光入转向部件；60、光出转向部件；113、115、121、123、127、129、141、143、149、117、119、125、131、135、137、145、147、光线循环路径。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
实施例1
如图1、2所示一种多个增益介质的多程光放大器，包括至少两组曲面镜组，所述曲面镜组由两个曲面镜1和2,3和4相对设置而成，两个所述曲面镜共焦中心处设有增益介质部件100和200，光入转向部50、光出转向部件60分别设置在靠近曲面镜4和1处，光入转向部件50将光束11反射到曲面镜1上，光束11至少一次经过全部所述曲面镜1、2、3、4后从光出转向部件60转出；
曲面镜1和2之间的焦距长度可以相同也可以不相同，曲面镜3和4之间的焦距长度可以相同也可以不相同；
曲面镜1和2组成的曲面镜组与曲面镜3和4组成的曲面镜组的焦距长度相同。
曲面镜1、2、3、4为球面镜或者非球面镜。
即本发明使用四个曲面镜1，2，3，和4，曲面镜1和曲面镜2形成一组，它们之间的距离近似等于它们焦距之和，它们的光学法线和增益介质100的中心法线形成小夹角，曲面镜3和曲面镜4形成另外一组，它们之间的距离也近似等于它们焦距之和，它们的光学法线和增益介质200的中心法线形成小夹角，如图1安置，二组曲面镜通过光线113，121，129，141，149，117，125，135和145互耦合联系在一起。
进一步解释放大的过程，如图1所示所需放大的光束11被光入转折部件50引进到放大器里，光束11经过转向到曲面镜1上，使其反射，被反射并聚焦穿过放大介质100而第一次被放大，放大后入射到曲面镜2镜面上后，反射到曲面镜3镜面，由于二个曲面镜的共焦点近视正对的安排(共轭安排)，被曲面镜3反射后的光束经过放大介质200，(即经过路径113，115，117，和119并经过增益介质100和200各一次)得到第二次放大，并到达曲面镜4被继续反射，反射后的光束通过光入转折部件50边缘，而到达曲面镜1。此时，需要被放大光束11经过了一次完整的循环。
进一步，通过调节一个或多个曲面镜，激光光线被准直，以达到通过路径121，123，125，和127，并经过增益介质100和200各一次，又被第三次和第四次放大，在放大器里又循环一次，累计被放大4次。通过调节一个或多个曲面镜，激光光线被准直，以达到通过路径129，131，135，和137，并经过增益100和200各一次，被第五次和第六次放大，在放大器里又循环一次，累计被放大6次。通过调节一个或多个曲面镜，激光光线被准直或自动准直，以达到通过路径141，143，145，和147，并经过增益介质100和200各一次，被第七次和第八次放大二次，在放大器里又循环一次，累计被放大8次。光线147经过曲面镜4被反射沿光线149后，通过光学部件60被沿光线51引出本发明的多增益介质多程激光放大器。
这个方法，可以被使用更加多次，增加光放大次数，对光束能量进行进一步的提升。具有一般光学设计经验的人，可以将本发明方法，延展到三个或更加多个增益介质，相似的安排，增加放大倍数或和增加放大功率。
本发明的放大器设计中，可以在光线113或121或129或141或149或117或125或135或145或其他的部分或全部光线路径里插入光阑，对激光光束加以控制达到保持光束质量或抑制杂散光或寄生光的产生。
实施例2
如图3、4所示，如图3所示，其中的光束安排，在曲面镜上多次的反射光束，可以被安排在两个几何平面内,这两个几何平面和二组曲面镜之间反射多次来回的光线所在平面相互垂直，其侧面观察的光线示意图如图4所示。
以上对本实用新型的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：包括至少两组曲面镜组，所述曲面镜组由两个曲面镜相对设置而成，两个所述曲面镜共焦中心处设有增益介质部件，在靠近所述曲面镜处分别设有光入转向部件、光出转向部件，所述光入转向部件将光束反射到所述曲面镜上，所述光束至少一次经过全部所述曲面镜后从所述光出转向部件转出。
2.根据权利要求1所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：根据权利要求1所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：所述曲面镜组中两个曲面镜的中心法线分别与所围绕的增益介质部件的中心光轴线接近共线。
3.根据权利要求2所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：所述光束的多次循环通过单个放大介质的光线都在平行于二个增益介质中心轴线所在的平面内。
4.根据权利要求2所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：所述光束的多次循环通过单个放大介质的光线都在垂直于二个增益介质中心轴线所在的平面内。
5.根据权利要求1所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：组成所述曲面镜组的两个曲面镜的焦距长度相同。
6.根据权利要求1所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：组成所述曲面镜组的两个曲面镜的焦距长度不相同。
7.根据权利要求1所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：各组所述曲面镜组之间的焦距长度相同。
8.根据权利要求1-7任一所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：所述曲面镜为球面镜或者非球面镜。
9.根据权利要求8所述的多个增益介质的多程光放大器，其特征在于：所述光束形成的光路上插入光阑。
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| CN201920734222.4U CN209561859U (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种多个增益介质的多程光放大器 |
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| CN201920734222.4U CN209561859U (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种多个增益介质的多程光放大器 |
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| CN201920734222.4U Active CN209561859U (zh) | 2019-05-21 | 2019-05-21 | 一种多个增益介质的多程光放大器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110034485A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-19 | 南京钻石激光科技有限公司 | 一种多个增益介质的多程光放大器及方法 |
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