[发明专利]一种采用扩散键合克服寄生振荡的结构和实现方法

说明书

本发明公开了一种采用扩散键合克服寄生振荡的结构和实现方法，包括激光增益介质、对应波长激光能够有效吸收材料构成的吸收层、外包层，其中激光增益介质、激光吸收层、外包层之间采用无胶热键合技术进行连接。本方法多次扩散键合在增益介质周围的吸收层材料，对ASE有较高的吸收。根据激光模式起振的阈值条件，当吸收材料对ASE的吸收高于增益介质对ASE的小信号放大时，产生的ASE无法形成多次反馈，无法得到持续放大，切断自发辐射光的放大通路，克服寄生振荡，有利于效率的提高。

技术领域

本发明涉及一种采用扩散键合技术在激光增益介质的侧面分别键合吸收材料层的结构，切断自发辐射光放大(ASE)的寄生振荡的通路，克服寄生振荡的结构和实现方法，属于激光技术应用领域，

背景技术

窄脉宽(几纳秒到几十纳秒)、大脉冲能量(几十毫焦到百毫焦) 的调Q脉冲固体激光器，因其有高的峰值功率、结构紧凑、适中的光束质量，在工业加工、激光测量、等领域发挥着重要作用。随着大功率半导体激光用于泵浦源，固体激光器的效率得到提高、光束质量得到改善，在此基础上，由于激光测量、激光雷达等应用的需要，要求进一步提高激光器的效率，减小激光器的能耗，从而减轻激光器系统的体积和质量。

抑制寄生振荡是提高调Q脉冲固体激光器效率的重要途径。固体激光增益介质被半导体激光泵浦时，会形成粒子数反转，在Q开关打开之前，泵浦能量存储在增益介质中，在泵浦过程中存在从高能级跃迁到低能级发出光子现象，称为自发辐射，自发辐射光是不可避免的。这些随机发射的光子在通过光泵浦的增益介质会被放大，称为自发辐射光放大(ASE)，消耗反转粒子数，降低调Q脉冲固体激光器效率；更严重的是，如这些随机发射的光子在通过光泵浦的增益介质边缘时，如棒状、板条、薄片等增益介质边缘时，由于菲涅尔反射会有部分光反射回增益介质，有的多次反射，形成振荡光，称为寄生振荡，同样消耗反转粒子数，减少了Q开关打开后振荡激光的反转粒子数，降低调Q脉冲固体激光器效率，特别是当高功率密度泵浦时，对调Q脉冲固体激光器光光效率影响超过10％。

抑制自发辐射光放大、或抑制寄生振荡已有一些手段和方法，如将棒状、板条增益介质的出光端面设计为契形，防止端面剩余反射带来的抑制寄生振荡；将棒状、板条增益介质的侧面、薄片等增益介质边缘进行磨毛处理、镀膜处理、包边处理等，减小边缘反射，抑制寄生振荡；将板条增益介质的侧面、薄片等增益介质边缘进行倾斜设计等，减小边缘反射，抑制寄生振荡。这些手段和方法部分的抑制了寄生振荡，但未克服寄生振荡，特别是当高功率密度泵浦时未完全克服寄生振荡。

2010年德国汉诺威激光中心的Neumann课题组提出了一种新的思路，采用特定吸收材料侧面包裹多晶陶瓷棒增益介质，对ASE 进行吸收，以阻止其多次反馈形成寄生振荡。(OPTICS EXPRESS Vol. 18,No.12)但多晶陶瓷棒及侧面包裹的吸收层材料层的制备是采用制胚、再烧结的方法，必然有较大的粗糙界面，对泵浦光和振荡激光都存在较大的光学损耗，引入损耗降低了克服寄生振荡的效果，对调 Q脉冲激光器整体效率提升不大。

目前抑制寄生振荡，保证高功率脉冲、调Q激光的能量有效存储还没有有效的方法。本发明在激光增益介质侧面采用多次扩散键合包裹吸收层材料，提升调Q脉冲激光器整体效率。特别是涉及高能量密度、大脉冲能量的高效率输出调Q激光器效果明显。

发明内容

本发明提供了一种新型的界面损耗很小的克服寄生振荡的结构和实现方法，克服了现有抑制ASE和寄生振荡方法存在的不足，提供一种高效率的调Q激光的产生的结构和方法。利用扩散无胶键合技术在增益介质外侧键合对ASE和寄生振荡有吸收抑制作用的材料。吸收非激光方向的自发辐射，切断其放大通路，阻止其进一步放大，使自发辐射无法产生寄生振荡，实现对寄生振荡的抑制。