專利名稱：基于光路空間對(duì)稱的多程激光放大裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，具體涉及一種基于光路空間對(duì)稱的多程激光放大裝置。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的迅速發(fā)展，激光技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域所起的作用越來越大，從軍用 到民用，從科研到教學(xué)，從工業(yè)到農(nóng)副業(yè)等眾多領(lǐng)域。特別是對(duì)大面積、大能量、 高功率、高光束質(zhì)量和高均勻性強(qiáng)的激光的需求越來越多。
而且對(duì)于產(chǎn)生這種激光的激光器往往還要求其具有小巧的機(jī)身設(shè)計(jì)、器件裝配 工程化、高的可靠性、穩(wěn)定性、可操作性等。現(xiàn)有的燈泵激光器體積笨拙，需要為 上萬伏的高壓提供巨型機(jī)柜，為使用帶來不便，同時(shí)由于采用側(cè)泵技術(shù)，光場質(zhì)量 不好。
另外，現(xiàn)有技術(shù)己經(jīng)有關(guān)于多程放大激光器的描述，例如，專利號(hào)為 200720195193.6，專利名稱為"一種多程激光放大器"的專利中公丌的技術(shù)方案， 但該方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)12程的增益，要想實(shí)現(xiàn)更高程的增益空間受限， 同時(shí)此結(jié)構(gòu)不夠緊湊，離軸大。不利于小型化，不利于工程化。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，人們就希望有--種可實(shí)現(xiàn)更多程、更緊湊、小巧的利于 工程化的多程激光放大裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)更多程、更緊湊小巧，利于工程化而且離 軸小的基于光路空間對(duì)稱的多程激光放大裝置(簡稱多程放大裝置或多程激光放大 裝置)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案。
一種基于光路空間對(duì)稱的多程激光放大裝置，包括工作物質(zhì)、泵浦源、系統(tǒng) 支架，
所述工作物質(zhì)用于對(duì)激光進(jìn)行放大，其包括激光入射面和激光反射面，所述激 光反射面可以透射泵浦源發(fā)出的泵浦光并反射從激光入射面入射的激光，激光反射 面的法線方向作為工作物質(zhì)的軸線；所述泵浦源位于所述工作物質(zhì)的激光反射面一側(cè)，用于激勵(lì)所述工作物質(zhì)； 所述系統(tǒng)支架位于所述激光入射面一側(cè)，其中心在所述工作物質(zhì)的軸線上，在 所述系統(tǒng)支架上以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形排列開有大于等于4的偶 數(shù)個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞，在內(nèi)環(huán)孔洞的外側(cè)以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形排列開 有與內(nèi)環(huán)孔洞相等數(shù)目的外環(huán)孔洞，其中 一個(gè)所述內(nèi)環(huán)孔洞/外環(huán)孔洞用作入光口 ， 同與所述入光口所在孔洞關(guān)于所述中心對(duì)稱的內(nèi)環(huán)孔洞/外環(huán)孔洞相鄰的外環(huán)孔洞/ 內(nèi)環(huán)孔洞的其中一個(gè)用于固定回返反射鏡，其余內(nèi)環(huán)孔洞和外環(huán)孔洞用于固定傾斜 反射鏡；內(nèi)環(huán)孔洞中每個(gè)傾斜反射鏡同與其相鄰的一個(gè)外環(huán)孔洞中的傾斜反射鏡構(gòu) 成反射鏡對(duì)，所在孔洞關(guān)于所述中心對(duì)稱的兩個(gè)傾斜反射鏡構(gòu)成反射鏡組；每個(gè)所 述反射鏡對(duì)設(shè)置為使從所述工作物質(zhì)的激光反射面入射至所述反射鏡對(duì)中的一個(gè)傾 斜反射鏡的激光能夠經(jīng)該反射鏡對(duì)中的另一個(gè)傾斜反射鏡反射回工作物質(zhì)的激光反 射面；每個(gè)所述反射鏡組設(shè)置為使從所述反射鏡組的一個(gè)傾斜反射鏡入射至工作物 質(zhì)的激光反射面的激光能夠經(jīng)激光反射面反射至該反射鏡組的另一個(gè)傾斜反射鏡。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，每個(gè)所述反射鏡對(duì)兩個(gè)傾斜反射鏡的角 度關(guān)于該反射鏡對(duì)的兩個(gè)傾斜反射鏡所在的兩個(gè)孔洞的圓心連線的垂直平分線與工 作物質(zhì)的激光反射面中心所確定的平面對(duì)稱；每個(gè)所述反射鏡組的兩個(gè)傾斜反射鏡 的角度關(guān)于該反射鏡組的兩個(gè)傾斜反射鏡所在孔洞的圓心連線的垂直平分線與所述 工作物質(zhì)的軸線所確定的平面對(duì)稱。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)支架上包括以正六邊形方式設(shè) 置的6個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞，以及以正六邊形方式設(shè)置的6個(gè)外環(huán)孔洞，按逆時(shí)針方向，6 個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞依次設(shè)置有入光口、第四反射鏡、第八反射鏡、第一反射鏡、第五反射 鏡、第九反射鏡，按逆時(shí)針方向6個(gè)外環(huán)孔洞依次設(shè)置有第三反射鏡、第七反射鏡、 回返反射鏡、第二反射鏡、第六反射鏡、第十反射鏡；其中，第一反射鏡-第二反射 鏡、第三反射鏡-第四反射鏡、第五反射鏡-第六反射鏡、第七反射鏡-第八反射鏡、 第九反射鏡-第十反射鏡彼此相鄰構(gòu)成反射鏡對(duì)；第二反射鏡-第三反射鏡、第四反 射鏡-第五反射鏡、第六反射鏡-第七反射鏡、第八反射鏡-第九反射鏡構(gòu)成反射鏡組。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，每個(gè)外環(huán)孔洞的圓心同與其相鄰的兩個(gè) 內(nèi)環(huán)孔洞的圓心的距離相等。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，所述工作物質(zhì)為釹玻璃晶體，其激光入 射面鍍有所述激光波長的增透膜，激光反射面鍍有所述激光波長的高反膜和所述泵 浦光波長的增透膜。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，在系統(tǒng)支架的中心處開有準(zhǔn)直孔，準(zhǔn)直孔的中心與所述工作物質(zhì)的軸線同軸。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，所述回返反射鏡通過平面柱體可旋轉(zhuǎn)件 固定在其所對(duì)應(yīng)的孔洞中，所述傾斜反射鏡通過斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件固定在其所對(duì)應(yīng) 的孔洞中。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，采用三點(diǎn)粘接法，用紫外膠將各個(gè)反射 鏡粘在各個(gè)斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件或平面柱體可旋轉(zhuǎn)件上。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，所述斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件的表面傾斜角度 為30-60度。
上述多程激光放大裝置，其特征在于，斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件和平面柱體可旋轉(zhuǎn)件 通過墊片和螺絲釘固定在系統(tǒng)支架上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的所提供的多程激光放大裝置優(yōu)點(diǎn)在于-結(jié)構(gòu)小巧緊湊；安裝調(diào)試容易；便于工程化推廣，而且離軸小。本發(fā)明可在各
種固體激光器、染料激光器等多種類型的需要多程能量放大器件中使用，特別是獲
得大面積光束時(shí)使用。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的裝置的整體示意圖； 圖2表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的裝置的支架部分的主視圖； 圖3表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的裝置的支架部分的后視圖； 圖4表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的裝置的支架部分模擬圖5表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置的反射鏡1-10所采用的柱體可旋轉(zhuǎn)件的示意
圖6表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置的反射鏡11所采用的柱體可旋轉(zhuǎn)件的示意
圖7表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的裝置的支架部分的主視圖； 圖8表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的裝置的支架部分模擬圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩詳細(xì)描述: 實(shí)施例1:如圖1、 2、 3所示，本例中的多程激光放大裝置包括系統(tǒng)支架15、泵浦源(圖 中未示出)、工作物質(zhì)12。其中，在系統(tǒng)支架15上，以系統(tǒng)支架15的中心為中心 開有6個(gè)以正六邊形排列的內(nèi)環(huán)孔洞，在內(nèi)環(huán)孔洞的外側(cè)開有6個(gè)以正六邊形排列 的外環(huán)孔洞，本例中，每個(gè)外環(huán)孔洞圓心同與其相鄰的兩個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞的圓心的距離 相等。第四反射鏡4、第八反射鏡8、第一反射鏡l、第五反射鏡5、第九反射鏡9 分別按逆時(shí)針方向依次通過各自的柱體可旋轉(zhuǎn)件固定在6個(gè)所述內(nèi)環(huán)孔洞的5個(gè)中， 而另一個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞作為入光口 20。如圖所示，第二反射鏡2、第六反射鏡6、第十 反射鏡IO、第三反射鏡3、第七反射鏡7和第十一反射鏡11 (也可以稱作回返反射 鏡)按逆時(shí)針方向依次通過各自的柱體可旋轉(zhuǎn)件固定在各個(gè)外環(huán)孔洞，其中，第三 反射鏡3所在孔洞與入光口 20相鄰。從圖中可以看出，用于固定回返反射鏡的外環(huán) 孔洞同與所述入光口所在孔洞關(guān)于系統(tǒng)支架15的中心對(duì)稱的內(nèi)環(huán)孔洞相鄰，其中， 各反射鏡的直徑約為20mm，用于固定第十一反射鏡11的柱體可旋轉(zhuǎn)件為平面柱體 可旋轉(zhuǎn)件14，用于固定其余反射鏡(也可以被稱作傾斜反射鏡)的柱體可旋轉(zhuǎn)件為 斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件13，斜面的傾角為45度(該角度根據(jù)具體應(yīng)用適應(yīng)性調(diào)節(jié))。
另外，為了便于調(diào)節(jié)光路，系統(tǒng)支架15的中心處開有準(zhǔn)直孔19，工作物質(zhì)12 固定在調(diào)節(jié)架21上，工作物質(zhì)12的中心與準(zhǔn)直孔19的中心同軸。本例中工作物質(zhì) 12為釹玻璃晶體，其在靠近系統(tǒng)支架一側(cè)為激光入射面，遠(yuǎn)離系統(tǒng)支架的一側(cè)為激 光反射面，該激光反射面可以透射泵浦源發(fā)出的泵浦光并反射從激光入射面入射的 激光，激光反射面的法線方向作為工作物質(zhì)的軸線，也即為系統(tǒng)軸線。本例中，激 光入射面鍍有波長1064nm (激光波長)的增透膜，激光反射面鍍有波長1064nm的 高反膜和波長808nm (泵浦光波長)的增透膜。另外，本例中泵浦源采用波長808nm 的二極管激光器，其放置于工作物質(zhì)的激光反射面一側(cè)，用于對(duì)工作物質(zhì)進(jìn)行持續(xù) 泵浦。
下面結(jié)合附圖描述本實(shí)施例中的多程激光放大裝置的工作過程并以第一反射鏡 1、第二反射鏡2、第三反射鏡3、第四反射鏡4為例說明各反射鏡的角度設(shè)置。首 先要說明的是，在放大裝置工作期間，泵浦源持續(xù)對(duì)工作物質(zhì)12進(jìn)行激勵(lì)，所以只 要入射激光經(jīng)過工作物質(zhì)12，都實(shí)現(xiàn)激光的放大。
首先，波長1064nm的激光從入光口 20朝向工作物質(zhì)12入射(本文中所稱激 光朝向工作物質(zhì)入射均是指激光朝向工作物質(zhì)的激光反射面中心入射)，經(jīng)放大后被 工作物質(zhì)12的激光反射面反射，因?yàn)槿牍饪?20在位置上與第一反射鏡1所在孔洞 相對(duì)于軸線24對(duì)稱，所以激光從激光反射面反射回后經(jīng)過工作物質(zhì)12朝向第一反 射鏡1出射，此過程中激光經(jīng)過兩次放大。而第一反射鏡1和第二反射鏡2關(guān)于這樣的一個(gè)平面對(duì)稱設(shè)置，該平面是由第一反射鏡1所在孔洞的圓心與第二反射鏡2 所在孔洞的圓心連線的垂直平分線與工作物質(zhì)的激光反射面的中心所確定的平面； 所以激光被第一反射鏡1反射至第二反射鏡2，并且經(jīng)第二反射鏡2反射后傳輸回 工作物質(zhì)12。
此后，激光再經(jīng)工作物質(zhì)反射傳輸?shù)皆谖恢蒙吓c第二反射鏡2關(guān)于軸線24對(duì)稱 的第三反射鏡3。第三反射鏡3與第二反射鏡在角度上關(guān)于這樣的平面對(duì)稱，該平 面是由第二反射鏡所在孔洞的圓心與第三反射鏡所在孔洞的圓心連線的垂直平分線 同軸線24所確定的平面。此后，光束根據(jù)同樣原理按照這樣的次序繼續(xù)傳輸?shù)谌?反射鏡3-第四反射鏡4-〉工作物質(zhì)12-〉第五反射鏡5->第六反射鏡6-〉工作物質(zhì) 12-〉第七反射鏡7-〉第八反射鏡8->工作物質(zhì)12-〉第九反射鏡9->第十反射鏡10-> 工作物質(zhì)12->第十一反射鏡11。其中，第三反射鏡3-第四反射鏡4、第五反射鏡
5- 第六反射鏡6、第七反射鏡7-第八反射鏡8、第九反射鏡9-第十反射鏡10，構(gòu)成 反射鏡對(duì)，這些反射鏡對(duì)的角度以與反射鏡對(duì)第一反射鏡1-第二反射鏡2類似的對(duì) 稱關(guān)系設(shè)置，即關(guān)于由每對(duì)中的兩個(gè)反射鏡所在孔洞的圓心連線的垂直平分線與工 作物質(zhì)的激光反射面的中心所確定的平面對(duì)稱，每對(duì)反射鏡所在孔洞的中心間距為 25mm;而第四反射鏡4-第五反射鏡5 (所在孔洞的中心間距為50mm)、第六反射鏡
6- 第七反射鏡7 (所在孔洞的中心間距為86. 6mm)、第八反射鏡8-第九反射鏡9 (所 在孔洞的中心間距為50mm)構(gòu)成反射鏡組，這些反射鏡組之間的角度以與反射鏡組 第二反射鏡2-第三反射鏡3類似的對(duì)稱關(guān)系設(shè)置，即關(guān)于每個(gè)反射鏡組中的兩個(gè)反 射鏡所在孔洞的圓心連線的垂直平分線同軸線24所確定的平面對(duì)稱。當(dāng)光束傳輸至 第十反射鏡10后，第十反射鏡10將光束反射至工作物質(zhì)12，并經(jīng)工作物質(zhì)12反 射至在位置上與其關(guān)于軸線24 (也可以說是系統(tǒng)支架的中心)對(duì)稱的第十一反射鏡 11。當(dāng)光束到達(dá)第十一反射鏡11之前，光束共六次照射工作物質(zhì)12 (每次照射包 括入射、出射兩個(gè)過程，進(jìn)行兩次放大)；此過程光束傳輸一共12次經(jīng)過工作物質(zhì)。 總之，上述的每個(gè)反射鏡對(duì)的設(shè)置要保證，從工作物質(zhì)12的激光反射面入射至任意 反射鏡對(duì)中的一個(gè)反射鏡的激光能夠經(jīng)該反射鏡對(duì)中的另一個(gè)反射鏡反射回工作物 質(zhì)12的激光反射面。上述每個(gè)反射鏡組的設(shè)置要保證，從任意反射鏡組的一個(gè)反射 鏡入射至工作物質(zhì)12的激光反射面的激光能夠經(jīng)激光反射面反射至該反射鏡組的 另一個(gè)反射鏡。
第i^一反射鏡11的法線方向指向工作物質(zhì)12的激光反射面的中心25，因?yàn)檫@ 僅需要第十一反射鏡11傾斜很小的角度，所以可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)手段實(shí) 現(xiàn)。這樣設(shè)置的第十一反射鏡11將來自工作物質(zhì)12的激光原路反射回。激光經(jīng)第
8一反射鏡ll反射后，根據(jù)光路可逆原理，激光經(jīng)工作物質(zhì)12-〉第十反射鏡10-〉第 九反射鏡9-〉工作物質(zhì)12-〉第八反射鏡8-〉第七反射鏡7-〉工作物質(zhì)12-〉第六反射 鏡6->第五反射鏡5-〉工作物質(zhì)12-〉第四反射鏡4-〉第三反射鏡3->工作物質(zhì)12-〉 第二反射鏡2-〉第一反射鏡1-〉工作物質(zhì)12，然后，從入光口20出射，此過程光束 再次傳輸經(jīng)過工作物質(zhì)12次，實(shí)現(xiàn)十二次放大。
下面參照附圖描述本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。首先，采用三點(diǎn)粘接法，用紫外膠將各 個(gè)反射鏡粘在相應(yīng)的柱體可旋轉(zhuǎn)件上，其中斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件13的一端面為大約 45。的斜面，而另一端面為平面且具有三個(gè)螺紋？L，用以將其固定在系統(tǒng)支架15上。 第十一反射鏡11所對(duì)應(yīng)的平面柱體可旋轉(zhuǎn)件14的一個(gè)端面為大體平面，而另一端 面為平面且具有三個(gè)螺紋孔，用以固定在系統(tǒng)支架15上。
系統(tǒng)支架15上各個(gè)孔洞的深度為30mm，每個(gè)孔洞從背面到正面(安反射鏡的 一面)分為兩部分，第一部分的直徑18mm，這部分長20mm;第二部分的直徑為 20mm，這部分長10mm。
斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件13總長度40mm,帶螺紋孔端圓柱直徑18mm^長度20mm^ 帶斜面部分圓柱直徑20mm,長度20mm^整體由數(shù)控機(jī)床一次加工完成；平面柱體可 旋轉(zhuǎn)件14總長度32mm，帶螺紋孔端圓柱直徑18mm^長度20mm,帶平面部分圓柱直 徑20mm,長度12m叫整體由數(shù)控機(jī)床一次加工完成。
從系統(tǒng)支架15中的孔洞的尺寸和兩種柱體可旋轉(zhuǎn)件的尺寸可以看出，當(dāng)任意柱 體可旋轉(zhuǎn)件從任意孔洞正面將帶螺紋孔端插入至該孔洞中時(shí)，柱體可旋轉(zhuǎn)件的直徑 20mm的部分剛好卡在孔洞的直徑18mm的部分與直徑20mm的部分的交界處。這 時(shí)如圖3和6所示，用兩個(gè)小螺絲釘18將墊片16與柱體可旋轉(zhuǎn)件固定，用一個(gè)大 螺絲釘17將墊片16的邊緣與系統(tǒng)支架15壓緊，從而將各個(gè)柱體可旋轉(zhuǎn)件固定在系 統(tǒng)支架15上。這種利用柱體可旋轉(zhuǎn)件進(jìn)行固定反射鏡的方法可以保證系統(tǒng)穩(wěn)固，長 時(shí)間放置不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，并可消除受力不均導(dǎo)致的光場不均勻。當(dāng)然，其也可以采 用其它方法對(duì)各個(gè)反射鏡進(jìn)行固定。
系統(tǒng)支架15中心的準(zhǔn)直孔19用于借助He-Ne光調(diào)試工作物質(zhì)12的位置，使 系統(tǒng)支架15的中心與工作物質(zhì)的軸線24共軸。采用水冷的工作物質(zhì)12被放在一個(gè) 調(diào)節(jié)架21上，并通過其上長孔固定在光學(xué)平臺(tái)上。工作物質(zhì)與系統(tǒng)支架中心的垂直 距離150mm 180mm,其中工作物質(zhì)可選Nd: YAG薄片、Nd玻璃薄片，厚度可取 3mm 7mm。雖然，本例中反射鏡的直徑選為20mm，但是各反射鏡的直徑可選在 15mm 25mm之間。另外，斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件的表面傾斜角度可以為30-60度。光束系統(tǒng)一個(gè)循環(huán)一共24次經(jīng)過工作物質(zhì)，使其獲得24程放大，放大增益為 2 本實(shí)施例的上文中所提到的各反射鏡的角度設(shè)置，實(shí)際上指反射鏡的斜面是在 傾角約為45度左右適當(dāng)變化的情況下，其法線方向的設(shè)置。而且，本實(shí)施例中所提 到的角度上的對(duì)稱并非嚴(yán)格意義上的對(duì)稱，而是在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的范圍 內(nèi)的大體對(duì)稱。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中除了系統(tǒng)支架15上的孔洞數(shù)和反射鏡數(shù)與實(shí)施例1不同以及相應(yīng)的 適應(yīng)性調(diào)整外，其他設(shè)置大體相同。圖7表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的裝置的支架 部分的主視圖。如圖所示在系統(tǒng)支架15上，以準(zhǔn)直孔19為中心開有4個(gè)以正四邊 形排列的內(nèi)環(huán)孔洞，第四反射鏡4、第一反射鏡l、第五反射鏡5分別依次按逆時(shí)針 方向設(shè)置在4個(gè)所述內(nèi)環(huán)孔洞的3個(gè)中，而另一個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞作為入光口20。在內(nèi)環(huán) 孔洞外側(cè)開有4個(gè)以正四邊形排列的外環(huán)孔洞，第三反射鏡3、第七反射鏡7 (回返 反射鏡)、第二反射鏡2、第六反射鏡6依次按逆時(shí)針方向設(shè)置在4個(gè)外環(huán)孔洞中， 其中第三反射鏡3所在孔洞與入光口 20相鄰，用于固定回返反射鏡的外環(huán)孔洞同與 所述入光口所在孔洞關(guān)于系統(tǒng)支架的中心對(duì)稱的內(nèi)環(huán)孔洞相鄰，如圖所示。
光束根據(jù)同樣原理按照這樣的次序傳輸光束從入光口 20進(jìn)入-〉工作物質(zhì)-〉 第一反射鏡l-〉第二反射鏡2-〉工作物質(zhì)-〉第三反射鏡3-〉第四反射鏡4-〉工作物質(zhì) -〉第五反射鏡5->第六反射鏡6-〉工作物質(zhì)->第七反射鏡7。光束經(jīng)第七反射鏡7反 射，沿原路反射。
本實(shí)施例中，雖然只有16次經(jīng)過工作物質(zhì)，進(jìn)行16次放大，但是結(jié)構(gòu)更加緊 湊，所需調(diào)節(jié)更加簡單，便于工程化。
綜上，我們可以看出，本發(fā)明的以上實(shí)施例均包括一個(gè)系統(tǒng)支架，以系統(tǒng)支架 的大體中心位置為中心，按正多邊形排列丌有大于等于4的偶數(shù)個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞，在內(nèi) 環(huán)孔洞的外側(cè)以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形排列開有與內(nèi)環(huán)孔洞相等數(shù) 目的外環(huán)孔洞。每個(gè)外環(huán)孔洞優(yōu)選在與其相鄰的兩個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞的圓心連線的垂直平 分線上。內(nèi)環(huán)孔洞/外環(huán)孔洞的其中一個(gè)作為入光口，激光經(jīng)入光口入射工作物質(zhì)上， 工作物質(zhì)放置于經(jīng)過所述系統(tǒng)支架的中心并垂直于所述系統(tǒng)支架的開孔側(cè)面的軸線 上。同與所述入光口所在孔洞關(guān)于系統(tǒng)支架的中心對(duì)稱的內(nèi)環(huán)孔洞/外環(huán)孔洞相鄰的 外環(huán)孔洞/內(nèi)環(huán)孔洞的其中一個(gè)用于安裝回返反射鏡(實(shí)施例1中的第十一反射鏡 11)。其余內(nèi)環(huán)孔洞和其余外環(huán)孔洞中的每個(gè)均用于通過斜面柱體旋轉(zhuǎn)件在其斜面上固定反射鏡(這種反射鏡稱為傾斜反射鏡)。每個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞內(nèi)的傾斜反射鏡與一個(gè)與 其相鄰的外環(huán)孔洞內(nèi)的傾斜反射鏡相對(duì)應(yīng)(在選定入光口和用于固定回返反射鏡的 孔洞后，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系可以唯一確定)，其角度設(shè)置關(guān)于兩個(gè)孔洞的圓心連線的垂直 平分線與工作物質(zhì)的激光反射面中心所確定的平面對(duì)稱。使得激光從入光口照射在 工作物質(zhì)上之后，從工作物質(zhì)反射向其中一個(gè)反射鏡對(duì)的其中一個(gè)反射鏡(該反射 鏡在位置上與入光口相對(duì)于系統(tǒng)軸線對(duì)稱)反射，經(jīng)過該反射鏡對(duì)的反射后又重新 反射回工作物質(zhì)，之后再反射向在位置上與上一反射鏡所在孔洞關(guān)于軸線對(duì)稱的孔 洞處的反射鏡，直到照射到法線方向指向工作物質(zhì)的激光反射面的中心的回返反射 鏡，使激光原路返回，最終從入光口出射。
本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)更加緊湊，在同樣體積下提供更大的增益倍數(shù)，在相同的增 益倍數(shù)下需要更少的體積。而且本發(fā)明中所采用的固定方式更穩(wěn)定，避免了各個(gè)反 射鏡的反復(fù)調(diào)節(jié)，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)緊湊更易于通過鑄造一次成型。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在實(shí)際應(yīng)用中，反射鏡角度的設(shè)置需要根據(jù)工作物 質(zhì)與系統(tǒng)支架間的距離適當(dāng)改變，反射鏡的形狀、尺寸、各孔洞之間的間距，以及 內(nèi)、外環(huán)孔洞的形狀也可以需要根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整，但這些變化均不脫離本發(fā) 明的精神和范圍。另外，應(yīng)該可以理解，入光口也可以設(shè)置在外環(huán)孔洞的其中一個(gè) 處，而回返反射鏡固定在同與所述入光口關(guān)于軸線對(duì)稱的外環(huán)孔洞相鄰的內(nèi)環(huán)孔洞 處。另外，本文中所提到的反射鏡所在孔洞的圓心指的是所述孔洞在系統(tǒng)支架的朝 向工作物質(zhì)一側(cè)的側(cè)面內(nèi)的圓心。本文中所提到的反射鏡對(duì)的兩個(gè)反射鏡所在孔洞 的圓心的垂直平分線是指兩個(gè)反射鏡所在孔洞的圓心在系統(tǒng)支架的朝向工作物質(zhì)一 側(cè)的側(cè)面內(nèi)的垂直平分線。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管 參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明 的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種基于光路空間對(duì)稱的多程激光放大裝置，包括工作物質(zhì)、泵浦源、系統(tǒng)支架，所述工作物質(zhì)用于對(duì)激光進(jìn)行放大，其包括激光入射面和激光反射面，所述激光反射面可以透射泵浦源發(fā)出的泵浦光并反射從激光入射面入射的激光，激光反射面的法線方向作為工作物質(zhì)的軸線；所述泵浦源位于所述工作物質(zhì)的激光反射面一側(cè)，用于激勵(lì)所述工作物質(zhì)；所述系統(tǒng)支架位于所述激光入射面一側(cè)，其中心在所述工作物質(zhì)的軸線上，在所述系統(tǒng)支架上以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形排列開有大于等于4的偶數(shù)個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞，在內(nèi)環(huán)孔洞的外側(cè)以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形排列開有與內(nèi)環(huán)孔洞相等數(shù)目的外環(huán)孔洞，其中一個(gè)所述內(nèi)環(huán)孔洞/外環(huán)孔洞用作入光口，同與所述入光口所在孔洞關(guān)于所述中心對(duì)稱的內(nèi)環(huán)孔洞/外環(huán)孔洞相鄰的外環(huán)孔洞/內(nèi)環(huán)孔洞的其中一個(gè)用于固定回返反射鏡，其余內(nèi)環(huán)孔洞和外環(huán)孔洞用于固定傾斜反射鏡；內(nèi)環(huán)孔洞中每個(gè)傾斜反射鏡同與其相鄰的一個(gè)外環(huán)孔洞中的傾斜反射鏡構(gòu)成反射鏡對(duì)，所在孔洞關(guān)于所述中心對(duì)稱的兩個(gè)傾斜反射鏡構(gòu)成反射鏡組；每個(gè)所述反射鏡對(duì)設(shè)置為使從所述工作物質(zhì)的激光反射面入射至所述反射鏡對(duì)中的一個(gè)傾斜反射鏡的激光能夠經(jīng)該反射鏡對(duì)中的另一個(gè)傾斜反射鏡反射回工作物質(zhì)的激光反射面；每個(gè)所述反射鏡組設(shè)置為使從所述反射鏡組的一個(gè)傾斜反射鏡入射至工作物質(zhì)的激光反射面的激光能夠經(jīng)激光反射面反射至該反射鏡組的另一個(gè)傾斜反射鏡。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述多程激光放大裝置，其特征在于，每個(gè)所述反射鏡對(duì)兩 個(gè)傾斜反射鏡的角度關(guān)于該反射鏡對(duì)的兩個(gè)傾斜反射鏡所在的兩個(gè)孔洞的圓心連線 的垂直平分線與工作物質(zhì)的激光反射面中心所確定的平面對(duì)稱；每個(gè)所述反射鏡組 的兩個(gè)傾斜反射鏡的角度關(guān)于該反射鏡組的兩個(gè)傾斜反射鏡所在孔洞的圓心連線的 垂直平分線與所述工作物質(zhì)的軸線所確定的平面對(duì)稱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多程激光放大裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)支架上 包括以正六邊形方式設(shè)置的6個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞，以及以正六邊形方式設(shè)置的6個(gè)外環(huán)孔 洞，按逆時(shí)針方向，6個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞依次設(shè)置有入光口、第四反射鏡、第八反射鏡、 第一反射鏡、第五反射鏡、第九反射鏡，按逆時(shí)針方向6個(gè)外環(huán)孔洞依次設(shè)置有第 三反射鏡、第七反射鏡、回返反射鏡、第二反射鏡、第六反射鏡、第十反射鏡；其 中，第一反射鏡-第二反射鏡、第三反射鏡-第四反射鏡、第五反射鏡-第六反射鏡、第七反射鏡-第八反射鏡、第九反射鏡-第十反射鏡彼此相鄰構(gòu)成反射鏡對(duì)；第二反 射鏡-第三反射鏡、第四反射鏡-第五反射鏡、第六反射鏡-第七反射鏡、第八反射鏡 -第九反射鏡構(gòu)成反射鏡組。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多程激光放大裝置，其特征在于，每個(gè)外環(huán)孔洞的 圓心同與其相鄰的兩個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞的圓心的距離相等。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多程激光放大裝置，其特征在于，所述工作物質(zhì)為 釹玻璃晶體，其激光入射面鍍有所述激光波長的增透膜，激光反射面鍍有所述激光 波長的高反膜和所述泵浦光波長的增透膜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多程激光放大裝置，其特征在于，在系統(tǒng)支架的中 心處開有準(zhǔn)直孔，準(zhǔn)直孔的中心與所述工作物質(zhì)的軸線同軸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多程激光放大裝置，其特征在于，所述回返反射鏡 通過平面柱體可旋轉(zhuǎn)件固定在其所對(duì)應(yīng)的孔洞中，所述傾斜反射鏡通過斜面柱體可 旋轉(zhuǎn)件固定在其所對(duì)應(yīng)的孔洞中。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述多程激光放大裝置，其特征在于，采用三點(diǎn)粘接法，用 紫外膠將各個(gè)反射鏡粘在各個(gè)斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件或平面柱體可旋轉(zhuǎn)件上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述多程激光放大裝置，其特征在于，所述斜面柱體可旋轉(zhuǎn) 件的表面傾斜角度為30-60度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述多程激光放大裝置，其特征在于，斜面柱體可旋轉(zhuǎn)件 和平面柱體可旋轉(zhuǎn)件通過墊片和螺絲釘固定在系統(tǒng)支架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于光路空間對(duì)稱的多程激光放大裝置。該裝置包括工作物質(zhì)、泵浦源、系統(tǒng)支架，其中，工作物質(zhì)用于對(duì)激光進(jìn)行放大，其包括激光入射面和激光反射面，激光反射面可以透射泵浦源發(fā)出的泵浦光并反射從激光入射面入射的激光，激光反射面的法線方向作為工作物質(zhì)的軸線；泵浦源位于所述工作物質(zhì)的激光反射面一側(cè)，用于激勵(lì)所述工作物質(zhì)；以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形結(jié)構(gòu)開有大于等于4的偶數(shù)個(gè)內(nèi)環(huán)孔洞，在內(nèi)環(huán)孔洞的外側(cè)以所述系統(tǒng)支架的中心為中心按正多邊形結(jié)構(gòu)開有與內(nèi)環(huán)孔洞相等數(shù)目的外環(huán)孔洞。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小巧緊湊，離軸小。且簡單方便、安裝調(diào)試容易，能夠提供系統(tǒng)均勻光束，本發(fā)明可在各種固體激光器、染料激光器等多種類型的需要多程放大的激光器中使用。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK101567514SQ20091007879
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者馮承勇, 崔建豐, 樊仲維, 趙天卓, 麻云鳳 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電研究院;北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司