[发明专利]低温Yb:YAG再生放大器

说明书

技术领域

本发明涉及固体激光器，特别是一种激光脉冲放大的低温掺镱钇铝石榴石(以下简称为Yb:YAG)再生放大器。信号激光脉冲能够获得高稳定性、高增益，并保持高的光束质量的放大。

背景技术

现今大能量激光器通常采用Nd:glass作为增益介质，如美国的NIF装置和我国的SGII装置，由于其热传导能力差，产生的热量很难迅速被制冷物质带走，导致激光器整体重复频率低。随着ICF研究的不断深入，具有较高重复频率的大能量激光器逐渐成为了各国研究的新方向。Yb:YAG晶体有着优异的热传导能力，被很多国家认为可以取代Nd:glass作为新一代高能激光器的工作物质。

发明内容

本发明的目的在于上述现有技术的不足，提供一种低温Yb:YAG再生放大器，以解决再生放大器工作物质导热性差及制冷系统的散热问题，从而实现较高重复频率的、高稳定性、高增益、高光束质量的脉冲信号的放大。

本发明的技术解决方案如下：

一种低温Yb:YAG再生放大器，特点在于其构成包括脉冲信号光耦合系统、隔离系统、光学再生放大腔、电光开关系统、低温真空系统以及泵浦系统六个部分，具体结构如下：

包括光纤激光器，沿该光纤激光器输出的信号光的方向，依次是第一透镜、第一偏振片、第一隔离器、第二透镜、第二偏振片、第二隔离器、反射镜和第三偏振片，所述的光学再生放大腔由平面反射镜、第三透镜、Yb:YAG晶体及其后端面镀1030nm增反940nm增透双色膜层构成，在该光学再生放大腔中所述的平面反射镜和第三透镜之间设置所述的电光开关系统和所述的第三偏振片；所述的Yb:YAG晶体放置在所述的低温真空系统的低温真空盒内，所述的泵浦系统位于所述的Yb:YAG晶体的后端面外，对所述的Yb:YAG晶体进行端面泵浦。

所述的平面反射镜镀1030nm的高反膜，第三透镜的双面镀1030nm的增透膜层，所述的Yb:YAG晶体的前端面镀1030nm增透膜层，后端面镀1030nm增反和940nm增透双色膜层。

所述的低温真空系统包括真空盒体、前后光学窗口、热沉铜块、低温控制器、液氮杜瓦瓶以及液氮传输管道，其中前光学窗口镀双面1030nm增透膜层，后光学窗口镀双面940nm增透膜层，所述的热沉铜块通过多个螺旋支杆悬于所述的真空盒体内，所述的Yb:YAG晶体固定在所述的热沉铜块的中孔通道位置并与所述的前光学窗口、后光学窗口形成光学通道，所述的液氮杜瓦瓶通过液氮传输管道与所述的真空盒体相通。

所述的泵浦系统由半导体激光器和耦合透镜组构成，所述的半导体激光器的输出尾纤与耦合透镜组放置在固定支座上，其中耦合透镜镀有940nm增透膜层，所述的半导体激光器的输出的泵浦光经所述的耦合透镜组、真空盒体上的后光学窗口导入对所述的Yb:YAG晶体进行泵浦。

所述的电光开关系统由一台泡克尔斯盒和一个四分之一波片组成。

本发明的技术效果如下：

本发明利用热特性好的Yb:YAG材料作为增益介质，采用液氮制冷的方式，实现信号光的放大，可以获得重复频率较高的前端激光脉冲驱动源。本发明能够产生10Hz的高能激光脉冲，在放大过程中，能够保持信号光良好的光束质量，并且由于放大器是工作在近增益饱和状态，激光脉冲的稳定性也得到了提升。

附图说明

图1是低温Yb:YAG再生放大器的结构示意图

图2是低温真空盒结构的正视图

图3是低温真空盒结构的俯视剖视图

图4是低温真空盒结构的左视剖视图

图5是放大器输出光的空间能量分布

图6是脉冲信号光放大前与放大后的时间波形对比

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。此处的描述只是为了更加清楚地解释本发明，并不应以此限制本发明的保护范围。

图1是本发明低温Yb:YAG再生放大器的整体结构示意图。由图可见，本发明低温Yb:YAG再生放大器的构成包括脉冲信号光耦合系统、隔离系统、光学再生放大腔、开关系统10、低温真空系统13以及泵浦系统14部分，具体结构如下：