一種抑制放大自發(fā)輻射的片狀激光放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及尚重復(fù)頻率、尚能尚功率激光放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體而目，涉及一種抑 制放大自發(fā)輻射的片狀激光放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源危機是人類發(fā)展面臨的共同挑戰(zhàn)，慣性聚變能源（IFE)是公認(rèn)的安全、無碳、 可持續(xù)發(fā)展的潔凈能源。在激光聚變需求的牽引下，各國先后建成了一系列大型高功率激 光驅(qū)動器裝置，如美國的國家點火裝置（NIF)、法國的兆焦耳裝置（LMJ)以及我國的神光 系列裝置（SG)等。但是，這些裝置主要基于傳統(tǒng)的氙燈栗浦片狀釹玻璃，能量轉(zhuǎn)換效率極 低（約為0.5% )，且基本都是單發(fā)運行，滿足不了 IFE對驅(qū)動器高效重復(fù)頻率運行的需求 (重復(fù)頻率在10Hz時大于10% )。隨著二極管陣列的快速發(fā)展，二極管栗浦的固體激光器 (DPSSL)成為IFE驅(qū)動器的一條重要技術(shù)途徑。然而，放大自發(fā)輻射（ASE)仍然是影響效率 的一個關(guān)鍵因素，尤其對于大口徑聚變級激光驅(qū)動器，這種消極的效應(yīng)特別嚴(yán)重。因此，研 究新型的增益介質(zhì)，采用有效ASE抑制技術(shù)，是發(fā)展重頻、高能高功率激光技術(shù)的核心。
[0003] 當(dāng)增益介質(zhì)存在激發(fā)態(tài)粒子時，ASE是一個不可避免的過程，主要來源于自發(fā)輻射 的熒光在處于"激活狀態(tài)"的增益介質(zhì)中的傳輸放大。ASE會消耗激光上能級的粒子數(shù)，降 低儲能效率，并破壞儲能均勻性，影響光束質(zhì)量?？刂平橘|(zhì)的增益系數(shù)^和尺寸1的積是 控制ASE的關(guān)鍵。目前，在設(shè)計放大器時，為了有效抑制ASE，一般將增益長度積g(]l控制在 3以內(nèi)，并且采用包邊技術(shù)以進一步阻止寄生振蕩的產(chǎn)生。對于聚變級驅(qū)動器，需要兆焦耳 量級的能量，為了控制系統(tǒng)的復(fù)雜度，需要控制光束的總量，盡可能提高單束激光的能量輸 出。擴大增益介質(zhì)的口徑或增加介質(zhì)的總厚度是定標(biāo)放大激光放大器的兩種方法。然而， 隨著口徑的擴大，增益長度積也將隨之增加，這將導(dǎo)致ASE效應(yīng)更加嚴(yán)重。另外，如果 增加增益介質(zhì)的總體厚度將會導(dǎo)致嚴(yán)重的非線性效應(yīng)，降低光束質(zhì)量，甚至損壞光學(xué)元件， 同時也對二極管陣列提出了更高的要求，可能會減少栗浦耦合效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種抑制放大自發(fā)輻射的片狀激光 放大器，該激光放大器有效地抑制高增益、大尺寸片狀增益介質(zhì)中放大自發(fā)輻射和寄生振 蕩對效率的影響，使介質(zhì)中的增益能力達到理論水平，滿足高能高功率激光器定標(biāo)放大和 運行的需求。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種抑制放大自發(fā)輻射的片狀激光放大器，包括增益介質(zhì)，所述增益介質(zhì)至少為2 片，所述增益介質(zhì)位于同一平面內(nèi)，所述增益介質(zhì)之間固定有間隔層，所述間隔層材質(zhì)與增 益介質(zhì)材質(zhì)不同。
[0007] 進一步，所述增益介質(zhì)和間隔層的外側(cè)設(shè)有包邊。
[0008] 進一步，所述增益介質(zhì)為摻雜激光材料。摻雜激光材料是指能夠應(yīng)用于激光器技 術(shù)領(lǐng)域的摻雜材料。
[0009] 進一步，所述增益介質(zhì)沿縱向為均勻的或漸變的摻雜激光材料。
[0010] 進一步，所述摻雜激光材料為摻雜激光晶體、摻雜激光玻璃或摻雜激光陶瓷。
[0011] 進一步，所述間隔層為摻雜激光材料，所述間隔層與所述增益介質(zhì)的基體相同，摻 雜元素不同。
[0012] 進一步，所述包邊為摻雜激光材料，所述包邊與所述間隔層的基體相同，摻雜元素 相同。
[0013] 進一步，所述增益介質(zhì)為摻鐿釔鋁石榴石晶體、摻鐿釔鋁石榴石陶瓷或摻釹磷酸 鹽玻璃，所述間隔層為摻鉻釔鋁石榴石晶體、摻鉻釔鋁石榴石陶瓷或摻氧化銅的磷酸鹽玻 璃。
[0014] 進一步，所述片狀激光放大器還包括耦合透鏡組，所述耦合透鏡組平行于所述增 益介質(zhì)。
[0015] 進一步，所述片狀激光放大器還包括面陣二極管栗浦源，所述面陣二極管栗浦源 與所述增益介質(zhì)平行，所述耦合透鏡組位于增益介質(zhì)和面陣二極管栗浦源之間。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0017] 1、將多塊激光增益介質(zhì)鍵合或燒結(jié)為一塊，并且采用間隔層，使每個增益區(qū)域內(nèi) 的增益長度積控制在3以內(nèi)，有效地抑制放大自發(fā)輻射；
[0018] 2、包邊和間隔層采用與激光增益介質(zhì)相同的基質(zhì)材料，其折射率可以和激光增益 介質(zhì)精確匹配，保證放大自發(fā)輻射的完全吸收，避免寄生振蕩的形成；
[0019] 3、通過優(yōu)化包邊和間隔層中的摻雜濃度、吸收系數(shù)和寬度可使介質(zhì)中的熱沉積更 加均勻，有利于介質(zhì)長時間穩(wěn)定運行；
[0020] 4、本發(fā)明結(jié)合激光陶瓷或玻璃技術(shù)，簡化工藝，適合批量生產(chǎn)，保證產(chǎn)品的一致 性。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的增益介質(zhì)、間隔層和包邊連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明的激光放大器整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖中：1一增益介質(zhì)，2-間隔層，3-包邊，4一面陣二極管栗浦源，5-耦合透鏡組， 6-雙色鏡，7-冷卻熱沉，8-冷卻熱沉。
【具體實施方式】
[0024] 為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對 本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在 沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。
[0025] 實施例一：
[0026] 如圖1和圖2所示，一種抑制放大自發(fā)輻射的片狀激光放大器，包括增益介質(zhì)1、耦 合透鏡組5、面陣二極管栗浦源4、雙色鏡6、冷卻熱沉7、冷卻熱沉8和種子光源（圖中未示 出），由于種子光源和冷卻熱沉為激光放大器中通用技術(shù)或元件，所以在此不再詳述。所述 增益介質(zhì)1至少為2片，所述增益介質(zhì)1位于同一平面內(nèi)，所述增益介質(zhì)1之間固定有間隔 層2,所述間隔層2材質(zhì)與增益介質(zhì)1材質(zhì)不同，所述增益介質(zhì)1為摻雜激光材料，所述間隔 層2也為摻雜激光材料，所述間隔層2與所述增益介質(zhì)1的基體相同，摻雜元素不同，所述 增益介質(zhì)1和間隔層2的外側(cè)設(shè)有包邊3,所述包邊3為摻雜激光材料，所述包邊3與所述 間隔層2的基體相同，摻雜元素相同。包邊3和間隔層2采用與激光增益介質(zhì)1相同的基 質(zhì)材料，其折射率可以和激光增益介質(zhì)1精確匹配，保證放大自發(fā)輻射的完全吸收，避免寄 生振蕩的形成。所述增益介質(zhì)1沿縱向為均勻的或漸變的摻雜激光材料。通過優(yōu)化包邊3 和間隔層2中的摻雜濃度、吸收系數(shù)和寬度可使增益介質(zhì)1中的熱沉積更加均勻，有利于增 益介質(zhì)1長時間穩(wěn)定運行。面陣二極管栗浦源4、耦合透鏡組5、雙色鏡6和增益介質(zhì)1依 次排列，所述耦合透鏡組5平行于所述增益介質(zhì)1，所述面陣二極管栗浦源4與所述增益介 質(zhì)1平行，所述雙色鏡6與增益介質(zhì)1的夾角為45°。
[0027] 所述摻雜激光材料為摻雜激光晶體、摻雜激光玻璃或摻雜激光陶瓷。優(yōu)選地，所述 增益介質(zhì)1為摻鐿