專利名稱：級(jí)聯(lián)雙通激光放大器光路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種激光放大器光路，具體為一種對(duì)激光主振蕩光進(jìn)行多級(jí)放 大的光路結(jié)構(gòu)，本放大器易于進(jìn)行多級(jí)級(jí)聯(lián)，對(duì)主振蕩產(chǎn)生的激光能夠?qū)崿F(xiàn) 多級(jí)雙通放大。
背景技術(shù)：
激光主振蕩放大是一種常用的實(shí)現(xiàn)高功率，高能量激光輸出的技術(shù)。首 先由一臺(tái)激光器(稱為主振蕩器)產(chǎn)生性能優(yōu)良的較弱光信號(hào)(種籽光)，然 后注入到一級(jí)或多級(jí)激光放大器內(nèi)獲得光放大。為了獲得更高的增益放大倍 數(shù)，通常采取增加增益介質(zhì)數(shù)量或讓種籽光多次通過增益介質(zhì)的方法，前一 種稱為多級(jí)單通放大，后一種稱為多通放大。目前單通放大器，只讓種籽光 一次通過增益介質(zhì)，其利用率低；并且多級(jí)級(jí)聯(lián)時(shí)，由于增益介質(zhì)參數(shù)不一 致使得熱退偏和熱畸變不易得到很好補(bǔ)償，使種籽光被放大的同時(shí)，光束質(zhì) 量嚴(yán)重下降。而對(duì)于多通放大，特別是四通放大，易產(chǎn)生自激振蕩，嚴(yán)重影 響放大效率。如何在保證增益介質(zhì)有很高的利用效率的同時(shí)，又能很好的抑 制自激振蕩，補(bǔ)償熱致退偏和熱畸變，保證光束質(zhì)量是設(shè)計(jì)光放大結(jié)構(gòu)時(shí)需 要考慮的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)激光放大器的技術(shù)特點(diǎn)，利用偏振元件和激光偏振 態(tài)改變的方法，提出了一種易于級(jí)聯(lián)的、同時(shí)滿足有很高的增益介質(zhì)利用效 率、又能很好的抑制自激振蕩、補(bǔ)償熱致退偏的多級(jí)雙通放大器光路結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案本發(fā)明包括用于種籽光導(dǎo)入的光隔離器和對(duì)從光隔離器輸出的種籽光進(jìn)行放大的放大部分。所述光 隔離器包括沿種籽光傳播方向依次放置的第一偏振片、1/2波片、法拉第旋轉(zhuǎn) 器和第二偏振片。所述的放大部分包括由第一激光介質(zhì)、第一l/4波片、第一
反射鏡組成的放大支路和由第三偏振片、第二激光介質(zhì)、第二 1/4波片、第 二反射鏡、第三激光介質(zhì)、第三l/4波片和第三反射鏡組成的放大支臂。放大 支路中的第一激光介質(zhì)、第一 1/4波片和第一反射鏡沿光隔離器輸出光傳播方 向依次設(shè)置，放大支臂中的第三偏振片放置在第二偏振片和放大支路中的第 一激光介質(zhì)之間，在第三偏振片的斜下方一側(cè)依次放置有第二激光介質(zhì)、第 二l/4波片和第二反射鏡，斜上方一側(cè)依次放置有第三激光介質(zhì)、第三l/4波 片和第三反射鏡，并且第三偏振片、第二激光介質(zhì)、第二l/4波片、第二反 射鏡、第三激光介質(zhì)、第三1/4波片和第三反射鏡處于同一光軸。放大支路的
光軸與放大支臂的光軸之間的夾角為2|^-一 ，所有偏振片滿足光線布儒斯特
口 」
角e入射。
在第二偏振片和第一激光介質(zhì)之間設(shè)置的放大支臂的個(gè)數(shù)為1 5個(gè)。放 大支路和放大支臂中的1/4波片可以由45。法拉第旋轉(zhuǎn)器替換。
與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)保證了每個(gè)激光介質(zhì)都為雙 通放大，提高了增益效率；2)由于光在放大過程中，偏振態(tài)的不斷變化，合 理的補(bǔ)償了激光介質(zhì)的熱致退偏效應(yīng)，保證了放大激光的光束質(zhì)量；3)由于 偏振態(tài)的不斷變化，使反射鏡間激光難以實(shí)現(xiàn)直接往返，從而抑制自激振蕩；
當(dāng)激光因多模運(yùn)轉(zhuǎn)或能量過高產(chǎn)生的熱致退偏時(shí)，退偏振的光會(huì)沿主光軸進(jìn) 入光隔離器，從偏振片1反射而出，而不會(huì)與反射鏡間形成多次往返，從另一方面抑制了自激振蕩的產(chǎn)生；4)如需要更高的放大增益，可以方便的進(jìn)行
放大支臂級(jí)聯(lián)(見附圖2); 5)結(jié)構(gòu)緊湊。


圖1是本發(fā)明的第一結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1、第一偏振片，2、 1/2波片，3、 45。法拉第旋轉(zhuǎn)器，4、第二偏 振片，5、第三偏振片，6、第一激光介質(zhì)，7、第一 1/4波片，8、第一反射鏡， 9 、第二激光介質(zhì)，10、第二l/4波片，11、第二反射鏡，12、第三激光介質(zhì)， 13、第三l/4波片，14、第三反射鏡 圖2是本發(fā)明的第二結(jié)構(gòu)示意圖
圖中a為第一放大支臂，包含圖1中的5、 9、 10、 11、 12、 13、 14元件
b為擴(kuò)展的第二放大支臂，結(jié)構(gòu)與a相同
c為擴(kuò)展的第三放大支臂，結(jié)構(gòu)與a相同
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
如圖1所示，本實(shí)施例包括用于種籽光導(dǎo)入的光隔離器和對(duì)從光隔離器 輸出的種籽光進(jìn)行放大的放大部分。光隔離器包括沿種籽光傳播方向依次放
置的第一偏振片1、 1/2波片2、法拉第旋轉(zhuǎn)器3和第二偏振片4。放大部分包 括由第一激光介質(zhì)6、第一l/4波片7、第一反射鏡8組成的放大支路和由第 三偏振片5、第二激光介質(zhì)9 、第二l/4波片10、第二反射鏡ll、第三激光 介質(zhì)12、第三1/4波片13和第三反射鏡14組成的放大支臂。放大支路中的 第一激光介質(zhì)6、第一 1/4波片7和第一反射鏡8沿光隔離器輸出光傳播方向 依次設(shè)置，放大支臂中的第三偏振片5放置在第二偏振片4和放大支路中的第一激光介質(zhì)6之間，并且第一偏振片l、 1/2波片2、 45。法拉第旋轉(zhuǎn)器3、 第二偏振片4、第三偏振片5、第一激光介質(zhì)6、第一 1/4波片7、第一全反 射鏡8處于同一光軸上。在第三偏振片5的斜下方一側(cè)按照遠(yuǎn)離第三偏振片5 的方向依次放置有第二激光介質(zhì)9 、第二 1/4波片10和第二反射鏡11，斜 上方一側(cè)按照遠(yuǎn)離第三偏振片5的方向依次放置有第三激光介質(zhì)12、第三1/4 波片13和第三反射鏡14，并且第三偏振片5、第二激光介質(zhì)9 、第二 1/4波 片10、第二反射鏡11、第三激光介質(zhì)12、第三1/4波片13和第三反射鏡14 處于同一光軸。放大支路和放大支臂的光通過結(jié)構(gòu)中心的第三偏振片5耦合，
放大支路的光軸與放大支臂的光軸之間的夾角為2,
，所有偏振片滿足光
線布儒斯特角e入射。種籽光從圖i左端入射，經(jīng)過三級(jí)雙通放大后，由:
二偏振片4反射而出。
^山
而
由主振蕩器產(chǎn)生的種籽光，須為水平方向偏振光，如圖1所示，從左刻
以此波長(zhǎng)的布儒斯特角入射到第一偏振片1，經(jīng)過由1/2波片2、 45 。法拉第 旋轉(zhuǎn)器3、第二偏振片4組成的光隔離器后入射到第三偏振片5，繼續(xù)透射到 第一激光介質(zhì)6進(jìn)行第一級(jí)放大，然后經(jīng)過第一 1/4波片7后變?yōu)閳A偏振光， 到第一反射鏡8后返回再次經(jīng)過第一 1/4波片7變?yōu)樨Q直偏振光，經(jīng)過第一激 光介質(zhì)6進(jìn)行第一級(jí)再次放大，到第三偏振片5，反射到第二激光介質(zhì)9進(jìn)行 第二級(jí)放大，通過第二 1/4波片IO后變?yōu)閳A偏振光，再入射到第二反射鏡ll 上，返回第二 1/4波片變?yōu)樗狡窆?，通過第二激光介質(zhì)9進(jìn)行第二級(jí)再次 放大，到第三偏振片5后透射到第三激光介質(zhì)12進(jìn)行第三級(jí)放大，之后入射 到第三1/4波片13變?yōu)閳A偏振光，再入射到第三反射鏡14，返回后經(jīng)過第三1/4波片13變?yōu)樨Q直方向偏振光，在經(jīng)過第三激光介質(zhì)12進(jìn)行第三級(jí)再次放
大，再入射到第三偏振片5上反射，到第二偏振片4上再次反射，到此完成 放大過程，共為三次雙通放大。如果需要更高的放大增益，可以將放大支臂 擴(kuò)展，加入第二、第三(可選)放大支臂(見附圖2)，并且各放大支臂的光
軸平行布置。注當(dāng)激光因多模運(yùn)轉(zhuǎn)或能量過高產(chǎn)生的熱致退偏嚴(yán)重而使1/4
波片無法改變?nèi)抗獾钠駪B(tài)時(shí)，處于激光介質(zhì)與反射鏡間的1/4波片(如附 圖1中的7、 10、 13)可換成45。法拉第旋轉(zhuǎn)器。
權(quán)利要求
1、級(jí)聯(lián)雙通激光放大器光路結(jié)構(gòu)，包括用于種籽光導(dǎo)入的光隔離器和對(duì)從光隔離器輸出的種籽光進(jìn)行放大的放大部分；所述光隔離器包括沿種籽光傳播方向依次放置的第一偏振片(1)、1/2波片(2)、法拉第旋轉(zhuǎn)器(3)和第二偏振片(4)；其特征在于所述的放大部分包括由第一激光介質(zhì)(6)、第一1/4波片(7)、第一反射鏡(8)組成的放大支路和由第三偏振片(5)、第二激光介質(zhì)(9)、第二1/4波片(10)、第二反射鏡(11)、第三激光介質(zhì)(12)、第三1/4波片(13)和第三反射鏡(14)組成的放大支臂；放大支路中的第一激光介質(zhì)(6)、第一1/4波片(7)和第一反射鏡(8)沿光隔離器輸出光傳播方向依次設(shè)置，放大支臂中的第三偏振片(5)放置在第二偏振片(4)和放大支路中的第一激光介質(zhì)(6)之間，在第三偏振片(5)的斜下方一側(cè)依次放置有第二激光介質(zhì)(9)、第二1/4波片(10)和第二反射鏡(11)，斜上方一側(cè)依次放置有第三激光介質(zhì)(12)、第三1/4波片(13)和第三反射鏡(14)，并且第三偏振片(5)、第二激光介質(zhì)(9)、第二1/4波片(10)、第二反射鏡(11)、第三激光介質(zhì)(12)、第三1/4波片(13)和第三反射鏡(14)處于同一光軸；放大支路的光軸與放大支臂的光軸之間的夾角為所有偏振片滿足光線布儒斯特角θ入射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的級(jí)聯(lián)雙通激光放大器光路結(jié)構(gòu)，其特征在于在第 二偏振片(4)和第一激光介質(zhì)(6)之間設(shè)置的放大支臂的個(gè)數(shù)為1-5個(gè)；當(dāng)放大支臂的個(gè)數(shù)為2-5時(shí)，各放大支臂的光軸平行布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的級(jí)聯(lián)雙通激光放大器光路結(jié)構(gòu)，其特 征在于放大支路和放大支臂中的1/4波片可以由45 °法拉第旋轉(zhuǎn)器替換。
全文摘要
本發(fā)明是一種激光放大器光路，具體為一種對(duì)激光主振蕩光進(jìn)行多級(jí)放大的光路結(jié)構(gòu)。包括光隔離器和放大部分，光隔離器包括第一偏振片、1/2波片、法拉第旋轉(zhuǎn)器和第二偏振片。放大部分包括由第一激光介質(zhì)、第一1/4波片、第一反射鏡組成的放大支路和由第三偏振片、第二激光介質(zhì)、第二1/4波片、第二反射鏡、第三激光介質(zhì)、第三1/4波片和第三反射鏡組成的放大支臂。放大支路和放大支臂的光通過結(jié)構(gòu)中心的第三偏振片耦合，種籽光經(jīng)過三級(jí)雙通放大后，由第二偏振片反射而出。本發(fā)明保證了每個(gè)激光介質(zhì)都為雙通放大，提高了增益效率，同時(shí)抑制了自激振蕩，保證了放大激光的光束質(zhì)量，并且可以方便的進(jìn)行放大支臂級(jí)聯(lián)。
文檔編號(hào)H01S3/094GK101499609SQ200910079498
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者港 李, 檬 陳, 顏凡江 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)