[发明专利]一种激光增益介质和装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光增益介质和装置。

背景技术

固体激光器具有输出功率高、稳定性好、寿命长等优点，在科研、医疗、通讯等领域有着广阔的应用前景，因而成为当前激光技术领域的研究热点之一。在固体激光器工作时，有一部分泵浦光能量会转变为激光增益介质内的热量，这种热量的出现使得激光光束在增益介质内传播过程中产生光弹效应、热应力折射、热形变等现象，导致输出的激光光束质量退化，影响激光输出功率，严重时甚至会损坏激光增益介质，对固体激光器的输出功率和光束质量产生较大影响。为使固体激光器持续稳定运行，必须及时对激光增益介质进行散热。

固体激光器中常用的激光增益介质是板条激光增益介质，为了提高板条激光增益介质的散热效率，相应的技术改进主要集中在两个方面：增益介质结构的改变和冷却方式的改变。在改变增益介质结构方面，最直接的方式是增大增益介质的表面积与体积的比值，因此，采用表层增益方式的板条激光增益介质应运而生。具体来说是将增益区与板条激光增益介质的包层连接，从而增加散热面积，而且使增益区更接近板条激光增益介质的外表面，能够在板条激光增益介质的厚度方向上实现较好的散热效果。然而，在固体激光器工作时，在激光增益介质的长度方向上，激光增益介质对泵浦光能量吸收不均匀，导致激光增益介质内部在长度方向上存在热梯度，影响激光输出功率和光束质量。

发明内容

本发明提供一种激光增益介质和装置，用以解决现有技术的如下问题：在固体激光器工作时，现有的激光增益介质对泵浦光能量吸收不均匀，导致激光增益介质内部在长度方向存在热梯度，影响激光输出功率和光束质量。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种激光增益介质，包括：芯层、增益层、包层和端面膜层；所述包层和所述端面膜层包裹的区域内设置有所述芯层和所述增益层；所述增益层包括第一增益层和第二增益层，所述包层包括第一包层和第二包层；所述第一增益层与所述第一包层连接，所述第二增益层与所述第二包层连接，所述端面膜层、所述第一包层、所述第二包层、所述第一增益层和所述第二增益层共同包裹所述芯层；所述增益层的厚度由最大值处开始分别向两端的端面膜层方向以服从指数函数的规律减小，其中，所述最大值处落在所述包层和所述端面膜层包裹的区域剖面的中心与所述包层的垂直线上。

可选的，所述芯层与所述增益层以键合方式连接。

可选的，所述芯层为无掺杂区；所述增益层为掺杂区，掺杂浓度范围为1at.％至3at.％。

可选的，所述增益层的所述最大值处的厚度范围为150微米至1000微米。

可选的，所述指数函数为以自然常数e为底数的指数函数。

可选的，所述包层为介质膜或光学倏逝膜。

可选的，所述包层和所述端面膜层包裹的区域剖面为平行四边形。

可选的，所述平行四边形的任意一个夹角为45度。

另一方面，本发明还提供一种激光增益装置，包括：泵浦源、泵浦源耦合系统和上述的激光增益介质。

可选的，所述激光增益装置还包括：种子源、种子源耦合系统和隔离器。

本发明提供的一种激光增益介质，包括芯层、增益层、包层和端面膜层，增益层的厚度由最大值处开始分别向两端的端面膜层方向以服从指数函数的规律减小，增益层的厚度分布与激光增益介质吸收泵浦光能量后的热分布形成补偿，可以提高激光增益介质的散热效率，并且可以有效减小激光增益介质内部在长度方向上存在的热梯度，使激光增益介质可以均匀吸收泵浦光能量，从而提高激光输出功率和光束质量。采用上述激光增益介质组合的激光增益装置，使泵浦光射入激光增益介质后，泵浦光能量可以被激光增益介质均匀吸收，在激光增益介质的长度方向上有效减小热梯度，从而可以使种子光经激光增益介质输出的激光光束有较高的输出功率和较好的光束质量。

附图说明

图1是本发明第一实施例中激光增益介质任一横截面的示意图；

图2是本发明第二实施例实例1中激光增益装置的示意图；

图3是本发明第二实施例实例2中激光增益装置的示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术的如下问题：在固体激光器工作时，现有的激光增益介质对泵浦光能量吸收不均匀，导致激光增益介质内部在长度方向存在热梯度，影响激光输出功率和光束质量。本发明第一实施例提供了一种激光增益介质，该激光增益介质任一横截面的示意图如图1所示，包括：