一種棒狀激光放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及高功率固體激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種棒狀激光放大 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年里，高功率固體激光器技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，許多國家先后建立了超 大規(guī)模的激光驅(qū)動(dòng)器。作為中、高功率水平的激光驅(qū)動(dòng)器中的重要組成部分，棒狀激光放大 器因其超高的能量/功率放大能力而得到廣泛研究。到目前為止，棒狀激光放大器的輸出能 量在數(shù)毫焦到數(shù)百焦耳水平，單程增益倍數(shù)在幾到幾十范圍內(nèi)。但是現(xiàn)在高功率激光驅(qū)動(dòng) 器中，通常采用多個(gè)棒狀激光放大器的組合來實(shí)現(xiàn)對(duì)增益能力的要求，運(yùn)種方法的缺點(diǎn)在 于整個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)很復(fù)雜，增加了調(diào)試難度和穩(wěn)定性，同時(shí)激光放大器的增益均勻性 也是有待進(jìn)一步研究的。
[0003] 目前激光驅(qū)動(dòng)器中的棒狀激光放大器一般采用小直徑的氣燈累浦，同時(shí)為了提高 累浦效率，放大器腔體中的反射器采用漸開線形的反射器。
[0004] 對(duì)于運(yùn)種結(jié)構(gòu)的棒狀激光放大器，由于氣燈的直徑較小，施加在氣燈上的電壓電 流不能太大，因此其能提供的累浦能量密度相對(duì)較低，即使是將反射器設(shè)計(jì)為漸開線形的， 它的增益能力和增益均勻性仍然難W滿足系統(tǒng)需求;而且漸開線形的反射器增加了加工難 度和復(fù)雜度；
[000引如果通過增加氣燈數(shù)量W提高累浦能量密度，會(huì)帶來的問題是系統(tǒng)復(fù)雜度和體積 增加，不利于集成。
[0006] 因此，棒狀激光放大器的性能有待進(jìn)一步提高，尤其需要一種增益能力高，增益均 勻性好的棒狀激光放大器。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，從激光放大器的增益能力、增益均勻性和效率 出發(fā)，本實(shí)用新型提供一種棒狀激光放大器，其具體的技術(shù)方案如下：
[0008] -種棒狀激光放大器，包括腔體1，所述腔體1由下方的支撐件7支撐;所述腔體1為 柱形結(jié)構(gòu)，腔體1中屯、軸線方向上設(shè)置直徑為18~22mm的棒狀增益介質(zhì)4;與腔體1中屯、軸線 平行的軸線方向上由內(nèi)向外依次設(shè)置有氣燈組與反射器2。
[0009] 進(jìn)一步，所述氣燈組由4根相對(duì)腔體軸屯、線呈圓形對(duì)稱分布的氣燈3組成;所述4支 氣燈串聯(lián)成一個(gè)回路。
[0010] 進(jìn)一步，所述氣燈3的外徑是30~32mm，內(nèi)徑是24~26mm。
[001。 進(jìn)一步，所述棒狀增益介質(zhì)4中屯、軸線與氣燈3中屯、軸線之間的距離為33.5mm。
[0012] 進(jìn)一步，所述反射器2是空屯、圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面鍛有金膜。
[0013] 作為優(yōu)選方案，反射器2內(nèi)徑為106mm。
[0014] 作為優(yōu)選方案，所述棒狀增益介質(zhì)4為欽玻璃棒。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0016] 1、本實(shí)用新型中根據(jù)現(xiàn)有工藝水平，采用直徑相對(duì)較大的氣燈作為累浦源，在相 同氣燈數(shù)量且保證氣燈穩(wěn)定工作的情況下，極大提高了氣燈的累浦能量密度，從而提高了 棒狀增益介質(zhì)的增益能力。
[0017] 2、本實(shí)用新型從效率和增益能力出發(fā)，通過合理設(shè)計(jì)氣燈組的數(shù)目、排布和供電 參數(shù)，保證了增益介質(zhì)表面上氣燈光福射的均勻性，同時(shí)系統(tǒng)的能量利用率很高，同時(shí)將反 射器設(shè)計(jì)為柱形結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單同時(shí)反射均勻性好。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的一種棒狀激光放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本實(shí)用新型一種棒狀激光放大器的軸向截面圖。
[0020] 圖中標(biāo)號(hào)含義：
[0021 ] 1:腔體;2:反射器;3:氣燈;4:棒狀增益介質(zhì);5:進(jìn)水口；6:出水口；7:支撐件。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實(shí)用新型的 附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng) 保護(hù)的范圍。
[0023] 實(shí)施例1:
[0024] 本實(shí)施例如圖1所示，一種新型棒狀激光放大器，包括腔體1、反射器2、氣燈3、棒狀 增益介質(zhì)4、進(jìn)水口 5、出水口 6和支撐件7。整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出圓柱形結(jié)構(gòu)。各組件的位置關(guān)系 是，棒狀增益介質(zhì)4位于圓柱形腔體1軸屯、線方向排布，從圓柱形腔體1的軸屯、線往外依次是 反射器2和氣燈3。腔體1還設(shè)置進(jìn)水口 5與出水口 6。冷卻水從進(jìn)水口 5進(jìn)入，對(duì)激光放大器冷 卻后從出水口 6流出，整個(gè)結(jié)構(gòu)固定在支撐件7上面。
[0025] 本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案如圖2所示，4支氣燈3中屯、均勻排布在欽玻璃棒3的同 屯、圓上，氣燈之間的距離和角度相同。
[0026] 此外，棒狀增益介質(zhì)4中屯、軸線與氣燈3中屯、軸線之間的距離優(yōu)選為33.5mm。
[0027] 反射器2內(nèi)表面是光滑的，表面鍛有金膜W提高反射率;一個(gè)優(yōu)選的方案中，反射 器2的內(nèi)徑為106mm。
[0028] 在本實(shí)施例中，棒狀增益介質(zhì)4為欽玻璃棒，欽玻璃棒和氣燈的參數(shù)如下：
[0029]
[0031]對(duì)于棒狀激光放大器而言，小信號(hào)增益系數(shù)、增益均勻性和增益倍數(shù)是很重要的 幾個(gè)參數(shù)，各個(gè)參數(shù)的定義如下：
[0032]
[0033] 其中，go是小信號(hào)增益系數(shù)，α是吸收系數(shù)，L是增益棒的長(zhǎng)度，Iin是輸入激光能量， lout是輸出激光能量。
[0034] 增益倍數(shù)定義為輸出能量與輸入能量的比值，即
[0035] -般而言，由于欽玻璃板存在一定厚度，因此氣燈光照射到欽玻璃棒上會(huì)產(chǎn)生一 定的能量密度分布梯度，邊緣分布較高，中屯、較低，運(yùn)里增益均勻性定義為欽玻璃棒中屯、增 益與邊緣增益的比值。
[0036] 根據(jù)本實(shí)施例，得到的棒狀激光放大器的小信號(hào)增益系數(shù)、增益均勻性和增益倍 數(shù)如下：
[0037]
[0038] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加 W描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的運(yùn)種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可W經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可W理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種棒狀激光放大器，其特征在于:包括腔體（1)，所述腔體（1)由下方的支撐件(7) 支撐;所述腔體（1)為柱形結(jié)構(gòu)，腔體（1)中心軸線方向上設(shè)置直徑為18~22mm的棒狀增益 介質(zhì)(4);與腔體(1)中心軸線平行的軸線方向上由內(nèi)向外依次設(shè)置有氙燈組與反射器(2)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀激光放大器，其特征在于:所述氙燈組由4根相對(duì)腔 體軸心線呈圓形對(duì)稱分布的氙燈(3)組成;所述4支氙燈串聯(lián)成一個(gè)回路。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種棒狀激光放大器，其特征在于:所述氙燈（3)的外徑是30 ~32mm，內(nèi)徑是24~26mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀激光放大器，其特征在于:所述棒狀增益介質(zhì)（4)中 心軸線與氙燈(3)中心軸線之間的距離為33.5mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀激光放大器，其特征在于:所述反射器(2)是空心圓 柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面鍍有金膜。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種棒狀激光放大器，其特征在于:反射器(2)內(nèi)徑為106_。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棒狀激光放大器，其特征在于:所述棒狀增益介質(zhì)（4)為 釹玻璃棒。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種棒狀激光放大器，包括腔體1，所述腔體1由下方的支撐件7支撐；所述腔體1為柱形結(jié)構(gòu)，腔體1中心軸線方向上設(shè)置直徑為18～22mm的棒狀增益介質(zhì)4；與腔體1中心軸線平行的軸線方向上由內(nèi)向外依次設(shè)置有氙燈組與反射器2。本實(shí)用新型采用直徑相對(duì)較大的氙燈作為泵浦源，極大提高了氙燈的泵浦能量密度，從而提高了棒狀增益介質(zhì)的增益能力；同時(shí)，通過合理設(shè)計(jì)氙燈組的數(shù)目、排布和供電參數(shù)，保證了增益介質(zhì)表面上氙燈光輻射的均勻性；將反射器設(shè)計(jì)為柱形結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單同時(shí)反射均勻性好。
【IPC分類】H01S3/0915, H01S3/101
【公開號(hào)】CN205159778
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520877031
【發(fā)明人】陳林, 陳遠(yuǎn)斌, 姚軻, 劉建國, 賀少勃, 劉勇, 謝旭東, 范琛, 高松, 唐軍, 盧振華, 朱啟華, 胡東霞, 鄭奎興, 粟敬欽
【申請(qǐng)人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日