[发明专利]可抑制腔内高阶畸变的直接液冷阵列式薄片非稳谐振腔

说明书

本发明公开了一种可抑制腔内高阶畸变的直接液冷阵列式薄片非稳谐振腔，其结构包括直接液冷阵列分布式增益模块、谐振腔镜、4f相传递、光阑、反射式体布拉格光栅和泵浦系统。本发明针对直接液冷直接液冷阵列式薄片激光装置受液体流动引入高阶畸变较多而导致光束质量较差的弊端，创新性地提出了改变非稳腔结构并在腔内引入4f系统，腔内采用光阑和反射式布拉格光栅相结合的方式实现对高阶波前畸变抑制，从而获得高光束质量激光输出。本发明的激光装置不仅可以有效解决固体激光热管理的问题，同时实现高光束质量激光输出，是一种新型的高功率激光装置。

技术领域

本发明涉及高能激光技术领域，提供了一种激光输出装置，尤其是一种可抑制腔内高阶畸变的直接液冷阵列式薄片激光非稳谐振腔。

背景技术

高平均功率全固态激光在前沿科学研究、国民经济、国家安全等领域发挥着重要作用，是激光领域的研究热点和重要方向。随着激光功率增大而导致的严重热效应成了限制全固态激光器获得高平均功率、高光束质量激光输出的核心问题。直接液冷是一种有效的热管理方式，如美国专利号US7366211B2公开了一种液体直接冷却的激光器，其实现方式是将多片增益介质进行阵列式排列形成一个增益模块，通过分布式增益的方式降低单片介质的增益从而降低其产热密度，通过液体快速流动将介质的产热带走。这种增益方式的优点是在降低单片增益介质产热率的同时却可以单位体积内获得极高的增益，实现激光器的紧凑化、小型化。但是对于直接液冷激光器，由于激光需要穿过流动的液体，那么液体的流场会影响激光传输。在实际的设计中，受限于加工、组装的精确性，液体的流动状态难以获得理想的层流状态，在某单一流道中的流动状态(直接影响热分布)通常会出现一定的空间域及时间域的高频成分，通过数十、数百个流道的叠加，像差成分将变得极为复杂。高频像差成分也成了影响该类激光装置光束质量的主要因素。

因此，抑制直接液冷激光谐振腔内的高频波前畸变是获得高光束质量的关键技术。高光束质量的输出的直接液冷激光装置不仅解决了固体激光光源的热管理问题，同时还有利于实现固体激光光源的小型化和工程化。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种可抑制腔内高阶畸变的直接液冷阵列式薄片非稳谐振腔。以实现对直接液冷激光谐振腔内高阶像差的抑制从而获得高光束质量、高功率激光输出。

本发明采用的技术方案如下：

一种可抑制腔内高阶畸变的直接液冷阵列式薄片非稳谐振腔，包括直接液冷阵列分布式增益模块、谐振腔镜、4f成像系统、高阶畸变抑制系统和泵浦系统；其中：

泵浦系统与增益模块相匹配设置，用于向增益模块中注入泵浦光，以使增益模块产生激光增益。

谐振腔镜包括凹面反射镜、腔内镜、平面反射镜以及刮刀输出镜，腔内镜设置于凹面反射镜与平面反射镜之间，凹面反射镜与平面反射镜分别设置于增益模块两侧，凹面反射镜和腔内镜共焦，刮刀输出镜设置于凹面反射镜的输出光路上；凹面反射镜向腔内镜反射的激光经腔内镜后，达到平行效果，平面反射镜对激光进行垂直反射后激光原路返回；腔内镜向凹面反射镜输出的激光经凹面反射镜反射后，得到平行的输出光。

4f成像系统与谐振腔镜的结构相匹配，用于在非稳谐振腔内获得激光焦点。4f成像系统可以由其他系统同时充当，也可以是独立于其他系统的系统(指元器件独立，结构可能需要与其他系统配合)，由谐振腔镜的结构决定。

高阶畸变抑制系统包括光阑和反射型体布拉格光栅，光阑设置于4f成像系统形成的焦点处，反射型体布拉格光栅设置于腔内镜与平面反射镜之间。