[实用新型]增益介质复用的薄片混合放大激光器

说明书

本实用新型提供一种增益介质复用的薄片混合放大激光器，包括：种子激光器，用于放大器种子光的注入；所述激光束依次通过第一透镜、第二透镜、第一偏振片、法拉第旋光器、半波片进入再生放大器，在所述再生放大器内振荡放大经过所述半波片、所述法拉第旋光器、所述第一偏振片后进入行波放大器，所述行波放大器与所述再生放大器共用薄片增益模块。上述装置结构紧凑、综合光光效率高。

技术领域

本实用新型涉及一种薄片激光放大器，特别是涉及一种增益介质复用的再生、行波混合放大激光器。

背景技术

薄片激光器是当前高平均功率激光器的重要发展方向，激光介质的散热特性是影响高功率激光器发展的重要因素，薄片激光器采用厚度为100-200μm的晶体作为增益介质，其通过特殊的焊接工艺与自然界中导热系数最高的金刚石进行焊接，从而可以高效的将晶体中的热量传递到热沉上；另外在背面冷却技术以及端面平顶泵浦光加持下这种结构可以产生垂直于薄片激光增益介质表面、几乎均匀的轴向一维热流，因而可以减小热透镜效应和增益介质中的热沉积，使得在获得高功率激光输出同时,保持高效率和高光束质量。

薄片激光放大器按照类型可以分为薄片再生放大器以及薄片行波放大器：薄片再生放大器主要通过偏振控制将信号光注入到腔内，当激光能量达到预期值时再改变放大后激光的偏振态，然后通过偏振片导出腔外；行波放大器是将有一定能量的信号光通过脉冲传输控制，多次成像在晶体上，从而完成脉冲的功率放大。

对于高功率薄片激光放大器而言，可以通过再生放大或者行波放大方案获得激光脉冲的功率放大。其中对于再生放大类型的功率放大器而言，其有着增益倍数高，放大级结构紧凑等优点，按照结构可以将再生放大器分为驻波再生放大器和行波再生放大器，前者在高功率运行时由于偏振器件消光比有限会引入级间反馈等问题，其将影响前端激光器的稳定性；后者由于注入和导出的光不在一条直线上从而避免了级间反馈的问题。然而无论哪种类型的再生放大器，为了获得高功率的激光输出都需要较大口径的电光晶体以降低腔内的激光功率密度，这样一方面对晶体生长工艺提出了较高的要求，另一方面对超高电压的驱动器的设计也提出了很高的挑战。除此之外，行波放大器可以获得较高的功率输出而不需要过多的光学、电学器件支持，其有着结构构型简单，不会引入级间反馈等优点，然而由于增益倍数的限制，其需要注入的信号光具有一定的能量，即行波放大之前需要一级或者多级放大器将注入脉冲进行脉冲预放大，这从一定程度上增加了整个系统的复杂度。

论文M,ík J,Novák O,et al.Progress in kW-class picosecondthin-disk lasers development at the HiLASE[C]//Solid State Lasers XXV:Technology and Devices.International Society for Optics and Photonics,2016,9726:972617中，提出使用驻波再生放大以及行波再生放大方案完成对脉冲的放大，为了获得高功率的放大脉冲输出，电光晶体的尺寸需要达到12*12mm左右，对于行波再生放大器更需要电光晶体两级施加半波电压，这大大增加了电学设计的难度和成本。

论文Negel J P,Voss A,Ahmed M A,et al.1.1kW average output power froma thin-disk multipass amplifier for ultrashort laser pulses[J].Opticsletters,2013,38(24):5442-5445中，提出使用将经过预放大级放大后的脉冲进行多程行波放大，这种方案实际上可以将激光平均功率放大到千瓦量级，然而这种构型增加了整个系统的复杂性。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、综合光光效率高薄片混合放大激光器。为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

一种增益介质复用的薄片混合放大激光器，包括：