[发明专利]钕玻璃再生放大器

说明书

技术领域

本发明涉及激光放大器领域，尤其涉及一种高能量高效率钕玻璃再生放大器。

背景技术

掺钕磷酸盐玻璃(简称钕玻璃)因其具有大增益带宽、高饱和通量、高破坏阈值、长上能级寿命、低受激发射截面、易于制成大尺寸等优点，被广泛使用在超短脉冲放大、强场物理和激光核聚变等领域。

钕玻璃再生放大器结合了钕玻璃和再生放大器的优点，非常适合作为高增益的前置放大器使用。

但由于钕玻璃热导性差、热效应非常严重，更高能量的钕玻璃再生放大器受小尺度自聚焦效应和电光晶体破坏阈值的限制，成为技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钕玻璃再生放大器，在高输出能量下使钕玻璃内的小尺度自聚焦效应得到有效控制。

根据本发明的一个方面，提供一种钕玻璃再生放大器，包括：

依次设置在主光路上的：

再生腔边缘偏振器件，适于透射第一类型偏振光，反射第二类型偏振光；

四分之一波片，适于将第一类型或第二类型偏振光转变为圆偏振光；

电光晶体，控制其上施加的电压，使得当不对该电光晶体施加电压时其相当于平片，当对该电光晶体施加四分之一波电压时其相当于四分之一波片；和

第一反射镜；以及

依次设置在从光路上的：

再生腔内部偏振器件，适于透射第一类型偏振光，反射第二类型偏振光，该再生腔内部偏振器件与所述再生腔边缘偏振器件相互接收对方反射的偏振光；

钕玻璃棒，适于提供增益；和

第二反射镜；

其中，所述第一类型偏振光和第二类型偏振光偏振面相差90°，所述电光晶体适于控制偏振光的偏振态，使其反复经过钕玻璃棒多次被放大，当偏振光能量达到所需量级时，对所述电光晶体加压将其输出。

可选的，所述第一反射镜为平镜；所述第二反射镜为平凹反射镜；其中，所述第一反射镜与第二反射镜配合适于改变电光晶体和钕玻璃棒位置处的光斑尺寸，以获得合适的腔型。

可选的，所述钕玻璃棒中心位置处的光斑尺寸设计为2.5mm。

可选的，所述电光晶体置于第一反射镜附近腔模光斑最大的位置；所述钕玻璃棒置于腔模内瑞利长度范围内。

可选的，所述钕玻璃棒采用直接抽运的方式。

可选的，所述钕玻璃再生放大器还包括：腔倒空振荡器，适于作为种子源以提供输入偏振光。

可选的，所述钕玻璃再生放大器还包括：光隔离单元，适于隔离输入偏振光和输出偏振光。

可选的，所述光隔离单元包括：再生腔外部薄膜偏振片，适于透过第一类型偏振光，反射第二类型偏振光；法拉第旋光器，适于将入射偏振光的偏振面旋转45度；和二分之一波片，适于将入射偏振光的偏振面旋转45度。

可选的，所述钕玻璃棒的抽运宽度为200～250μs，抽运电流为50A～80A。

相对于现有技术，本发明的优点在于：(1)本发明在高输出能量下使钕玻璃内的小尺度自聚焦效应得到有效控制，钕玻璃再生放大器的总增益达到10⁸；(2)再生放大器光-光转化效率高达11％，基本实现了有效储能的充分提取；(3)输出脉冲能量高。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例提供的钕玻璃再生放大器结构示意图；

图2是图1中钕玻璃再生放大器的腔内光斑分布示意图；

图3a-3b是本发明一个实施例中，腔倒空种子脉冲和再生放大器输出脉冲波形图；

图4a-4b是本发明一个实施例中，种子脉冲和再生放大器输出脉冲光谱特性示意图；

图5a-5b是本发明一个实施例中，种子脉冲和再生放大器输出脉冲的远场光斑示意图；

图6是本发明一个实施例中，再生放大器输出脉冲的能量稳定性示意图；

图7是本发明一个实施例中，再生放大器中的小尺度自聚焦现象示意图；

图8是本发明一个实施例中，再生放大器输出能量、腔倒空调Q方式输出能量以及再生放大理论值之间的关系示意图。

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，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

装置结构：

根据本发明一个实施例，提供一种钕玻璃再生放大器，如图1所示。该放钕玻璃再生放大器包括位于主光路的器件以及位于从光路的器件，其中，(1)位于主光路的器件包括：