[发明专利]基于多维激光二极管堆栈侧面泵浦的大口径激光放大器

说明书

【技术领域】

本发明涉及激光放大装置技术领域，特别是涉及一种基于多维激光二极管堆栈侧面泵浦的大口径激光放大器。

【背景技术】

现有技术中，半导体激光二极管单bar条受最高功率和封装结构的限制，堆栈总的发光面积往往大大超过工作物质的截面积。导光管作为一种良好的耦合器件，可以把光束从大面积压缩到小的工作物质上，并具有高效、匀光、简洁等优点。

如图1所示，现有的基于大面积半导体激光二极管堆栈10＇经光束整形单元40＇整形后，采用耦合导光管20＇进行耦合的激光放大装置，均采用端面泵浦的方式，其具有以下缺陷：

1、对相同的工作物质30＇（或称工作介质）来说，如要使激光得到更高的增益，需要增加半导体激光二极管堆栈10＇的数量（相当于增加了耦合导光管20＇的高度H＇），会带来如下问题：

（1）在设计耦合导光管20＇时，工作物质30＇口径、耦合导光管20＇的高度H＇和长度L＇，这三者有一个关系式。在工作物质30＇口径不变的情况下，增加了耦合导光管20＇的高度H＇，会使泵浦光在耦合导光管20＇出口处的耦合效率降低和光束质量变差，从而使被放大激光的增益倍数下降，降低放大后激光的光束质量。

（2）由于如果半导体激光二极管堆栈10＇的数量多，半导体激光二极管堆栈10＇中的某处出现故障时，维修会很麻烦，需要将整个半导体激光二极管堆栈10＇都取下来，排查问题。

2、泵浦光束经耦合导光管20＇后，到达工作物质30＇，工作物质30＇中越靠近耦合导光管20＇出口的地方光束质量越好，随着在工作物质30＇中的传输，传输距离越长，泵浦光的光束质量就会越差，导致泵浦区增益的不均匀，直接影响被放大激光的光束质量。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种基于多维激光二极管堆栈侧面泵浦的大口径激光放大器，便于调试、易于排查问题、维修方便。

本发明采用如下技术方案：

一种基于多维激光二极管堆栈侧面泵浦的大口径激光放大器，所述激光放大器包括：

多个泵浦光源组合（10），每个所述泵浦光源组合（10）包括一半导体激光二极管堆栈（11）、一光束整形单元（13）和一耦合导光管（12），靠近半导体激光二极管堆栈（11）的出光口依次设置光束整形单元（13）和耦合导光管（12）；

工作物质（20），所述工作物质（20）的形状为棱台，所述棱台的上底面和下底面均为多边形，所述多边形的边数与所述泵浦光源组合（10）的数量相同，所述棱台的上底面多边形与下底面多边形为相似多边形；以及

用于冷却工作物质（20）的冷却装置（30），所述冷却装置（30）上放置所述工作物质（20）；

其中，所述工作物质（20）的每一侧面均对应设置有一泵浦光源组合（10）；在每一泵浦光源组合（10）中，所述半导体激光二极管堆栈（11）发出的泵浦光经光束整形单元（13）整形，再经耦合导光管（12）耦合后，从工作物质（20）的侧面入射进行侧面泵浦，对从工作物质（20）的棱台上底面或棱台下底面入射的需进行能量放大的激光进行放大。

进一步地，所述泵浦光在工作物质（20）内部发生全反射。

进一步地，所述工作物质（20）的形状为正棱台，所述正棱台的上底面和下底面均为正多边形。

进一步地，在所述泵浦光在工作物质（20）内部传输的光路所在工作物质截面上，设所述截面侧边与下底边的夹角为θ₅，泵浦光在棱台下底面发生全反射，n₁为空气折射率，n₂为工作物质（20）折射率，

或者，

在所述泵浦光在工作物质（20）内部传输的光路所在工作物质截面上，设所述截面侧边与上底边的夹角为θ₅，泵浦光在棱台上底面发生全反射，n₁为空气折射率，n₂为工作物质（20）折射率，

进一步地，所述工作物质（20）的棱台上底面的多边形某一边的边长小于与所述边相对应的下底面的多边形某一边的边长，棱台上底面的多边形边长大于等于10mm。

进一步地，所述工作物质（20）的棱台上底面镀有与需进行能量放大的激光波长一致的高透膜，所述高透膜用于透射需进行能量放大的激光，工作物质（20）的棱台下底面镀有与需进行能量放大的激光波长一致的反射膜，所述反射膜用于反射需进行能量放大的激光；或者，