一種抑制放大自發輻射的片狀激光放大器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及高重復頻率、高能高功率激光放大器技術領域，具體而言，涉及一 種抑制放大自發輻射的片狀激光放大器。
【背景技術】
[0002] 能源危機是人類發展面臨的共同挑戰，慣性聚變能源（IFE)是公認的安全、無碳、 可持續發展的潔凈能源。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的氙燈栗浦片狀釹玻璃，能量轉換效率極低 (約為0.5%)，且基本都是單發運行，滿足不了 IFE對驅動器高效重復頻率運行的需求(重復 頻率在IOHz時大于10%)。隨著二極管陣列的快速發展，二極管栗浦的固體激光器(DPSSL) 成為IFE驅動器的一條重要技術途徑。然而，放大自發輻射(ASE)仍然是影響效率的一個關 鍵因素，尤其對于大口徑聚變級激光驅動器，這種消極的效應特別嚴重。因此，研究新型的 增益介質，采用有效ASE抑制技術，是發展重頻、高能高功率激光技術的核心。
[0003] 當增益介質存在激發態粒子時，ASE是一個不可避免的過程，主要來源于自發輻射 的熒光在處于"激活狀態"的增益介質中的傳輸放大。ASE會消耗激光上能級的粒子數，降低 儲能效率，并破壞儲能均勻性，影響光束質量。控制介質的增益系數go和尺寸1的積是控制 ASE的關鍵。目前，在設計放大器時，為了有效抑制ASE，一般將增益長度積gQl控制在3以內， 并且采用包邊技術以進一步阻止寄生振蕩的產生。對于聚變級驅動器，需要兆焦耳量級的 能量，為了控制系統的復雜度，需要控制光束的總量，盡可能提高單束激光的能量輸出。擴 大增益介質的口徑或增加介質的總厚度是定標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gol也將隨之增加，這將導致ASE效應更加嚴重。另外，如果增加增益 介質的總體厚度將會導致嚴重的非線性效應，降低光束質量，甚至損壞光學元件，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。 【實用新型內容】
[0004] 針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種抑制放大自發輻射的片狀 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中放大自發輻射和寄 生振蕩對效率的影響，使介質中的增益能力達到理論水平，滿足高能高功率激光器定標放 大和運行的需求。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：
[0006] -種抑制放大自發輻射的片狀激光放大器，包括增益介質，所述增益介質至少為2 片，所述增益介質位于同一平面內，所述增益介質之間固定有間隔層，所述間隔層材質與增 益介質材質不同。
[0007] 進一步，所述增益介質和間隔層的外側設有包邊。
[0008] 進一步，所述增益介質為摻雜激光材料。摻雜激光材料是指能夠應用于激光器技 術領域的摻雜材料。
[0009]進一步，所述增益介質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。
[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 與所述增益介質平行，所述耦合透鏡組位于增益介質和面陣二極管栗浦源之間。
[0016] 本實用新型的有益效果如下：
[0017] 1、將多塊激光增益介質鍵合或燒結為一塊，并且采用間隔層，使每個增益區域內 的增益長度積gol控制在3以內，有效地抑制放大自發輻射；
[0018] 2、包邊和間隔層采用與激光增益介質相同的基質材料，其折射率可以和激光增益 介質精確匹配，保證放大自發輻射的完全吸收，避免寄生振蕩的形成；
[0019] 3、通過優化包邊和間隔層中的摻雜濃度、吸收系數和寬度可使介質中的熱沉積更 加均勻，有利于介質長時間穩定運行；
[0020] 4、本實用新型結合激光陶瓷或玻璃技術，簡化工藝，適合批量生產，保證產品的一 致性。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型的增益介質、間隔層和包邊連接結構示意圖；
[0022] 圖2為本實用新型的激光放大器整體結構示意圖。
[0023] 圖中：丨一增益介質，2一間隔層，3一包邊，4一面陣二極管栗浦源， 5一耦合透鏡組， 6-雙色鏡，7-冷卻熱沉，8-冷卻熱沉。
【具體實施方式】
[0024]為了使本領域的人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合本實用新型的 附圖，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普 通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請 保護的范圍。
[0025] 實施例一：
[0026] 如圖1和圖2所示，一種抑制放大自發輻射的片狀激光放大器，包括增益介質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或元件，所以在此不再詳述。所述 增益介質1至少為2片，所述增益介質1位于同一平面內，所述增益介質1之間固定有間隔層 2,所述間隔層2材質與增益介質1材質不同，所述增益介質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1的基體相同，摻雜元素不同，所述增益介 質1和間隔層2的外側設有包邊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1相同的基質材料，其折射 率可以和激光增益介質1精確匹配，保證放大自發輻射的完全吸收，避免寄生振蕩的形成。 所述增益介質1沿縱向為均勻的或漸變的摻雜激光材料。通過優化包邊3和間隔層2中的摻 雜濃度、吸收系數和寬度可使增益介質1中的熱沉積更加均勻，有利于增益介質1長時間穩 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1依次排列，所述耦合透鏡 組5平行于所述增益介質1，所述面陣二極管栗浦源4與所述增益介質1平行，所述雙色鏡6與 增益介質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。優選地，所述 增益介質1為摻鐿釔鋁石榴