專利名稱：盤形激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及激光器系統(tǒng)，具體涉及用于使用盤反射光的激光器系統(tǒng)的方法和裝置。并更具體地，本發(fā)明涉及用于具有低溫冷卻的使用盤反射光的激光器系統(tǒng)的方法和裝置。
背景技術：
激光器系統(tǒng)通過固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)介質內(nèi)含有的光子受受激發(fā)射而產(chǎn)生高強度光學輻射、紅外輻射或紫外輻射。該發(fā)射的光是相干的。該發(fā)射的光可以通過透鏡操縱。“相干光”是具有一致頻率和相位的同步波的光。由激光器產(chǎn)生的相干光的波束使激光器系統(tǒng)區(qū)別于發(fā)射不相干光束的其他光源。其他光源發(fā)射具有隨時間和位置變化的隨機相位的光束。激光器系統(tǒng)包括增益介質，其位于反射光學空腔內(nèi)，以及對增益介質提供能量的裝置。增益介質是一種材料，其具有的性質允許其通過受激發(fā)射而放大光。空腔具有被安 置以使光前后反射的兩個鏡，每次反射都經(jīng)過增益介質。空腔可以具有額外的鏡。一般地，兩個鏡中的一個是部分透明的或者被物理地分成兩個或更多個鏡片，其中一個是反射的，而一個是透射的。這種鏡同樣被稱為“輸出耦合鏡”。輸出激光束通過這種鏡發(fā)射。通過增益介質的特定波長的光被放大。放大是功率增加。該鏡確保多數(shù)的光多次通過增益介質。在鏡之間的部分光通過半透明鏡并作為光束脫離。激光器系統(tǒng)使用鏡片通過激光介質反射激光。鏡片包括位于激光介質末端的至少一對鏡片。這些鏡的第一個將反射激光到第二鏡，而第二末端鏡將到達它的激光分成兩部分離開激光器系統(tǒng)的激光束和重新導向回激光介質并隨后到第一鏡的反射光束。反射光束被連續(xù)放大并且該放大的光束被返回到第二鏡以用于激光束的連續(xù)產(chǎn)生。本發(fā)明公開了不同類型的激光器系統(tǒng)。這些激光器系統(tǒng)包括，例如，氣體激光器、化學激光器、染料激光器、金屬蒸汽激光器、固態(tài)激光器和半導體激光器。固態(tài)激光器系統(tǒng)使用的增益介質是固態(tài)的而不是液態(tài)的，例如燃料激光器系統(tǒng)，也不是氣態(tài)的，如氣態(tài)激光器系統(tǒng)。盤形激光器是固態(tài)激光器系統(tǒng)中的一種，其具有散熱器和激光輸出，該激光輸出在增益介質層的相對側實現(xiàn)。盤形激光器系統(tǒng)的功率放大可以通過放大自發(fā)發(fā)射(ASE)被限制。當極光戒指自發(fā)發(fā)射光時產(chǎn)生放大自發(fā)發(fā)射，并且該光被獨立于激光處理的增益介質放大。放大自發(fā)發(fā)射為光進入增益介質，通過增益介質傳送并依照激光裝置定義的路徑以不同方向反射。由激光裝置定義的路徑是激光器需要的路徑。功率放大是增加功率的方法。因此，提供一種解決上述一個或多個問題以及其他問題的方法和裝置是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
一個有利實施例提供了一種裝置。該裝置包括基底，其被構造以增加在需要的波長的光的強度，其中基底具有前側、后側和外邊緣，其中基底被構造以反射在基底的前側接收的光?；装ㄌ沾伞Ｔ撗b置同樣包括冷卻系統(tǒng)，其被構造為允許液態(tài)氮氣通過冷卻系統(tǒng)傳送并從基底的后側接收基底內(nèi)產(chǎn)生的熱量。另一個有利實施例提供了一種裝置。該裝置包括基底，其被構造以增加在需要的波長的光的強度，其中基底具有前側、后側和外邊緣，其中基底被構造以反射在基底的前側接收的光。該裝置同樣包括在基底內(nèi)多個位置的材料，該材料被構造以衰減在該材料傳遞的光。另一個有利的實施例提供了操縱光的方法。該方法包含將來自泵浦源的光發(fā)送至構造為增加期望波長的光強度的基底前側?；子啥鄠€區(qū)段構成。多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣由構造為衰減在多個區(qū)段之間傳遞的光的材料包圍。該方法還包含利用構造為允許冷卻劑穿過冷卻系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)移除基底后側的熱。該方法也包含當光穿過基底時通過基底放大期望波長的光。該方法也包含將光反射至位置。另一個實施例包含裝置，該裝置包含構造為增加期望波長的光強度的基底，其中基底具有前側、后側、和外邊緣，并且基底構造為反射基底前側的光； 在基底多個位置的材料，其構造為衰減穿過材料的光；冷卻系統(tǒng)，其構造為允許冷卻劑穿過冷卻系統(tǒng)，以及從基底后側接收材料中產(chǎn)生的熱量；其中材料摻雜有鉻離子，以及其中鉻離子是四價的；其中基底由多個區(qū)段構成；其中許多位置在多個區(qū)段之間，以及其中多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣由材料包圍；其中材料是基底的部分，以及其中基底包含在基底內(nèi)的具有濃度的摻雜劑，其中摻雜劑的濃度隨著基底的距離改變，并且在多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣的濃度小于在多個區(qū)段的每個區(qū)段中間部分的濃度；其中濃度的變化是基底內(nèi)每單位距離的摻雜劑量的函數(shù)；以及其中基于期望水平的放大自發(fā)輻射確定多個區(qū)段的數(shù)量和尺寸。 特征、功能和優(yōu)勢可以在本發(fā)明的不同實施例中獨立地實現(xiàn)，或這在其他實施例中組合起來實現(xiàn)，其中參考下面的詳細說明書和附圖可以更詳細地理解本發(fā)明。


在相關權利要求中闡述了認為是有利的實施例特征的新穎特征。然而，結合附圖，參考下面本發(fā)明的有利實施例的詳細說明將最好地理解有利的實施例和使用的優(yōu)選模式、進一步的目標及其優(yōu)勢。在附圖中圖I是根據(jù)有利的實施例的飛行器制造和服務方法的圖解；圖2是可以實施有利的實施例的飛行器的圖解；圖3是根據(jù)有利的實施例描述的激光器環(huán)境的方框圖；圖4是根據(jù)有利的實施例描述的激光器環(huán)境的方框圖；圖5是根據(jù)有利的實施例描述的激光器環(huán)境的圖解；圖6是根據(jù)有利的實施例描述的激光器系統(tǒng)的圖解；圖7是根據(jù)有利的實施例描述的多個激光器系統(tǒng)的圖解；圖8是根據(jù)有利的實施例描述的激光器系統(tǒng)的圖解；
圖9是根據(jù)有利的實施例描述的激光器基底的正視圖；圖10是根據(jù)有利的實施例描述的激光器基底的正視圖；圖11是根據(jù)有利的實施例描述的激光器基底的正視圖；圖12是根據(jù)有利的實施例描述的激光器基底的正視圖；圖13是根據(jù)有利的實施例描述的激光器基底的側視圖；圖14是根據(jù)有利的實施例描述的控制光的處理的流程解。
具體實施例方式
更具體地，參考附圖，在如圖I中所示的飛行器制造和服務方法100與如圖2中所示的飛行器200的背景中描述了本發(fā)明的實施例。首先轉向圖1，描述了根據(jù)有利的實施例的飛行器制造和服務方法的圖解。在預生產(chǎn)期間，飛行器制造和服務方法100可以包括圖2中飛行器200的規(guī)格和設計102與材料采購104。在生產(chǎn)期間，進行圖2中飛行器200的零件和組件制造106與系統(tǒng)集成108。然后，圖2中飛行器200可以進行驗證和運送110，從而投入使用中112。當顧客使用時，可以安排圖2中的飛行器200進行日常維護和服務114，這可以包括改進、重構、翻新和其他維護或服務。飛行器制造和服務方法100的每個過程可以由系統(tǒng)綜合供應商、第三方、和/或操作人員執(zhí)行。在這些實例中，操作人員可以是顧客。為了進行說明，系統(tǒng)綜合供應商可以包括但不限于，許多飛行器制造商和主系統(tǒng)轉包商；第三方可以包括但不限于，許多賣主、轉包商、和供應商；以及操作人員可以包括但不限于，航空公司、租賃公司、軍事組織、服務組
幺口坐左/、寸o現(xiàn)在參考圖2，描述了可以實施有利的實施例的飛行器的圖解。在這個實例中，通過圖I中的飛行器制造和服務方法100制造飛行器200，并且飛行器200可以包括具有多個系統(tǒng)204和內(nèi)部結構206的機身202。多個系統(tǒng)204的實例包括一個或多個推進系統(tǒng)208、電氣系統(tǒng)210、液壓系統(tǒng)212、環(huán)境系統(tǒng)214、和激光器系統(tǒng)216?？梢园ㄔS多其他系統(tǒng)。盡管示出了航空航天實例，但是不同有利的實施例可以應用于其他領域，例如汽車工業(yè)。在圖I中的飛行器制造和服務方法100的至少一個階段期間可以使用本文中所包含的裝置和方法。如本文中所使用的，術語“至少一個”，當與一列物品使用時，是指可以使用一個或多個所列物品的不同組合，以及只需要列表中每個物品中的一個。例如，“物品A、物品B、和物品C中至少一個”可以包括但不限于，物品A或物品A和物品B。該實例還可以包括物品A、物品B、和物品C或物品B和物品C。舉一個說明性的實例來說，可以與當飛行器200在圖I中的使用中112時制造零件或組件相似的方式制造圖I中零件和組件制造106中的零件或組件。還是舉另一個實例來說，在生產(chǎn)階段可以使用許多裝置實施例、方法實施例、或其組合，例如圖I中的零件和組件制造106和系統(tǒng)集成108。不同有利的實施例認識到和考慮許多不同的情況。例如，不同有利的實施例認識到和考慮，目前增加光束功率的解決方案包括增加圓盤數(shù)量。通過增加圓盤數(shù)量，降低光束質量。不同有利的實施例認識到和考慮，當在操作中時，激光輻射介質發(fā)熱。激光輻射介質越大，產(chǎn)生的熱越多。由于水的較高的傳熱速度，目前的解決方案使用水移除熱。有利的實施例認識到,放大自發(fā)輻射隨著激光輻射介質的尺寸增加而增加。放大自發(fā)輻射限制激光輻射介質的光束質量和增益。許多有利的實施例提供了包含構造為增加期望波長的光強度的基底的裝置和方法?；拙哂星皞?、后側、和外邊緣。基底構造為反射在基底前側接收的光。基底包含陶瓷制品?；装鄠€區(qū)段。方法和裝置也包含構造為衰減在多個區(qū)段之間傳遞的光的材料。材料包圍多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣。裝置和方法也包含構造為允許液態(tài)氮穿過冷卻系統(tǒng)和從基底后側接收基底中產(chǎn)生熱的冷卻系統(tǒng)。轉向圖3,描述了根據(jù)有利的實施例的激光器環(huán)境的方框圖。激光器環(huán)境300包含激光器系統(tǒng)302、泵浦源304和位置306。
激光器系統(tǒng)302可以產(chǎn)生具有因固態(tài)介質、液態(tài)介質或氣態(tài)介質內(nèi)維持的受激輻射產(chǎn)生的光子的高強度的光輻射、紅外輻射、或紫外線輻射。輻射過程中包括的光子均具有幾乎相同的能量和相位，因此激光束是充分單色和相干的。當光含有一種波長的光時，光是“單色光”。當每個光子與其他光子同步移動，光是“相干的”。激光器系統(tǒng)302包含基底308、許多支架310和框架312。激光束充分朝著一個方向。正相反，閃光信號燈朝著許多方向發(fā)射光。放大自發(fā)輻射是朝著除了充分朝激光器方向前進方向之外的方向前進的光。包含激光的正在朝著光學設備正指示的方向前進。基底308是光學增益源?；?08可以是激光器基底。增益由先前泵浦源304推動的電子或分子從較高能級轉移至較低能級的受激發(fā)射產(chǎn)生的。泵浦源304可以是半導體二極管。增益是能夠增加信號(例如光314)強度的度量標準。基底308也可以被稱為激光輻射介質。在說明性的實例中，基底308摻雜有鐿。在其他說明性的實例中，基底308可以摻雜有弓I起放大期望波長的光的其他類型的摻雜劑316，例如，釹、鉺和銩。在這個說明性的實例中，基底308可以是，例如，直徑在大約四厘米到大約六厘米。在其他說明性的實例中，基底308可以具有其他直徑?；?08可以由水晶、玻璃、陶瓷、或某些其他合適的固態(tài)增益介質構成?；?08中包括能夠通過放大光進入基底308過程支持激光發(fā)射的元件。在這些說明性的實例中，基底308摻雜有摻雜劑316。摻雜劑316是加入基底308改變光學特性的雜質。摻雜劑316的濃度318可以是均質的320或具有梯度322。均質的320貫穿基底308具有相同的濃度318。梯度322包含基底308內(nèi)隨距離324改變的摻雜劑316的濃度?；?08可以包含多個區(qū)段。每個區(qū)段326和328包含邊緣330和332、尺寸334和336、以及中間部分338和340。材料342可以位于每個區(qū)段326和328之間。材料342可以通過粘合劑343連接區(qū)段326和328。使用的粘合劑可以包括環(huán)氧樹脂和氰基丙烯酸鹽粘合劑。環(huán)氧樹脂是由樹脂和硬化劑響應某一溫度反應形成的。氰基丙烯酸鹽粘合劑是粘合劑的總名稱，其包含甲基1-2-氰基丙烯酸鹽粘合劑或乙基1-2-氰基丙烯酸鹽粘合劑。通過在這些元件之間產(chǎn)生光學接觸以便于通過靜電力出現(xiàn)粘結，例如由于微粒的極化產(chǎn)生的力，材料342可以連接區(qū)段326和328而無需使用粘合劑。產(chǎn)生光學接觸需要使微粒受到熱處理和除去揮發(fā)性物種的氣。除氣作用是某些材料中收集的、凝固的、或吸收的其他的緩慢釋放。除氣作用可以包括升華和汽化。揮發(fā)性物種是具有在大氣中充分蒸發(fā)級的蒸汽壓力的混合物。在說明性的實例中，可以存在任意尺寸的許多區(qū)段。基于期望級344的放大自發(fā)輻射346確定區(qū)段數(shù)量和多個區(qū)段的尺寸。期望級344是放大自發(fā)輻射346的最大期望級。放大自發(fā)輻射346是通過自發(fā)輻射產(chǎn)生和利用激光輻射介質放大的光。通過增益介質中的受激輻射過程光學放大光。光學放大是在設備直接地放大光學信號，例如光，而無需首先將光學信號轉換為電信號。放大自發(fā)輻射346降低了利用增益介質(例如，基底308)出現(xiàn)的增益量。在不同的說明性實施例中，可以將材料342放置在貫穿基底308的許多位置347?？梢酝ㄟ^降低放大自發(fā)輻射346的方式定位許多位置347。材料342在許多位置347的每個位置可以具有不同的尺寸和不同的形狀。材料342衰減通過材料342傳遞的光。在說明性的實例中，材料342摻雜有鉻離子。鉻離子可以是四價的，例如鉻4。在其他說明性的實例中，材料342可以摻雜有阻擋光傳輸?shù)钠渌愋偷膿诫s劑316。在描述的實例中，基底308包含前側350、后側352、和外邊緣354。當接收光314時，基底308產(chǎn)生熱356。熱356位于基底308內(nèi)的各個位置，包括前側350、后側352、和外邊緣354。熱356可以均勻地或非均勻地分布在基底308各處。通過冷卻系統(tǒng)358可以降低熱356。冷卻系統(tǒng)358連接冷卻劑360和基底308。冷卻劑360是移除熱和降低基底308的溫度的材料和/或物質。在這些實例中，結合是，冷卻劑360將熱356從基底308轉移至冷卻劑360。冷卻劑360可以以許多不同的方式耦合基底360。例如，冷卻劑360可以不直接接觸基底308。換句話說，另一種材料或介質不會出現(xiàn)在冷卻劑360和基底308之間?；蛘?，冷卻劑360可以利用冷卻系統(tǒng)358和基底308之間的材料耦合基底308，間接地移除熱356。在說明性的實例中，冷卻系統(tǒng)358位于結構312中。在說明性的實例中，冷卻劑360包含液態(tài)氮氣361。在其他的實例中，冷卻劑360可以是另一種類型的液化氣體359、低溫流體、或用于維持期望的溫度級的任何其他合適的冷卻劑，例如液化氬氣363和液化氫氣 365?；?08可以由許多支架310支撐。許多支架310可以是材料，例如塑料、金屬、或在操作中將基底308保持在合適位置的某些其他合適的材料。許多支架310可以進一步由結構312支撐。在激光器系統(tǒng)302的操作期間，泵浦源304將光314發(fā)送至基底308的前側350?；?08構造為增加期望波長364的光314的強度362。期望波長364可以是制造基底308作出反應的波長或波長范圍?；?08的前側350構造為朝著位置306反射期望波長364的強度362增加的光314。位置306可以是另一個基底366或目標368。激光器環(huán)境300可以包含諸如激光器系統(tǒng)302的多個激光器系統(tǒng)和與激光器系統(tǒng)302相似的其他激光器系統(tǒng)。每個激光器系統(tǒng)可以將光314重新傳入下一個激光器系統(tǒng)?！┮呀?jīng)反射所有激光器系統(tǒng)的光314,最后可以朝著目標368定向光314。在說明性的實例中，存在四個激光器系統(tǒng)。在說明性的實例中，許多激光器系統(tǒng)可以用于選擇期望強度的光314。圖3中的激光器環(huán)境300不是為了包含不同有利的實施例可以實施的物理限制或、結構限制。可以使用除了所示零件之外的其他零件，和/或代替所示零件使用其他零件。在某些有利的實施例中某些零件是必須的。而且，呈現(xiàn)模塊是為了示出某些功能零件。在不同有利的實施例中實施一個或多個這些模塊時，可以將其組合起來和/或劃分為不同的模塊。例如 ，可以存在比圖3的區(qū)段326和區(qū)段328更多的區(qū)段。而且，冷卻系統(tǒng)358可以不位于圖3中所示的結構312中。轉向圖4，描述了根據(jù)有利的實施例的激光武器的方框圖。激光武器400可以是圖3中的激光器環(huán)境300的一個實施實例。激光武器400包含激光器設備402、光束控制系統(tǒng)404、武器控制406、以及外部命令和控制408。激光武器400可以用于將聚焦且穩(wěn)定的激光束412投射至目標410。光束控制系統(tǒng)404管理和穩(wěn)定來自激光器設備402的激光束412、獲得目標410的圖像、以及將激光束412投射至目標410。光束控制器414管理和穩(wěn)定激光束412。獲取跟蹤和指示416利用光束定向器418從自然光或照明源獲得目標410的圖像。獲取跟蹤和指示416為光束定向器418提供方向和/或目標410的位置。光束定向器418將激光束412投射至目標410，并且從目標410接收光，用于獲取跟蹤和指示416。武器控制406基于來自外部命令和控制48的信息和光束控制系統(tǒng)404中形成的目標信息管理激光武器400的操作。戰(zhàn)斗管理控制420提供與激光武器400外部的元件交互作用，包括外部命令和控制408?；鹆刂?22提供激光武器400的所有元件的協(xié)調(diào)操作和控制操作。外部命令和控制408可以是起源于外部源的控制命令，其中外部源可以是或不是激光武器400的遠程源。激光器系統(tǒng)402可以是圖3的激光器系統(tǒng)302的一個實施實例。 現(xiàn)在轉向圖5，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器設備。激光器設備500是多個激光器基底504的每個激光器基底具有多個反射器502的激光器系統(tǒng)。多個激光器基底504的每個激光器基底可以是圖3的基底308的一個實例實施。多個激光器基底504和反射器502可以固定于維持多個激光器基底504和多個反射器502的定位的工作臺?，F(xiàn)在轉向圖6，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器。激光輻射單元600是圖5的激光器設備500的一部分。激光福射單兀600包含反射器602和激光器基底604。激光福射單元600可以是圖3的激光器系統(tǒng)302的一個實例實施。參考圖5，激光輻射單元600可以獨立地固定于激光器工作臺506和其他的激光單元，從而包含激光器設備500?，F(xiàn)在參考圖7，描述了根據(jù)有利的實施例的多個激光器基底。多個激光器系統(tǒng)700可以是利用多個激光器系統(tǒng)所示圖3的激光器系統(tǒng)302的一個實例。光702可以從泵浦源發(fā)送至激光器系統(tǒng)704。激光器系統(tǒng)704可以增加光702的強度，并且將光702反射至激光器系統(tǒng)706，激光器系統(tǒng)706也增加光702的強度。激光器系統(tǒng)708將光702反射至激光器系統(tǒng)710，激光器系統(tǒng)710也增加光702的強度。激光器系統(tǒng)710將光702反射至目標或用于遠離多個激光器系統(tǒng)重定向光702的其他設備。通過液態(tài)氮吸熱裝置712、714、716、和718冷卻每個激光器系統(tǒng)704、706、708和710?，F(xiàn)在轉向圖8，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器系統(tǒng)。激光器系統(tǒng)800可以是圖3的激光器系統(tǒng)302的一個圖解實例。
激光器系統(tǒng)800包含激光器基底802、支架804、結構806和冷卻系統(tǒng)808。冷卻系統(tǒng)808也可以被稱為噴頭。冷卻系統(tǒng)808可以是圖3的冷卻系統(tǒng)358的一個實例。盡管未示出，冷卻系統(tǒng)808可以具有許多微通道，用于冷卻劑穿過最接近激光器基底802的末端。冷卻劑可以對著材料810分散。材料810可以是能夠被冷卻劑影響的任何類型的材料。在說明性的實例中，材料810可以是導電性材料，例如銅。在其他說明性的實例中，材料810可以是銅合金、鋁和鋁合金、碳化硅、以及包括石墨和金剛石的碳形式。一旦冷卻劑已經(jīng)穿過冷卻系統(tǒng)，冷卻劑就通過通道812存 在結構806中。在說明性的實例中，冷卻劑806可以部分地蒸發(fā)和部分地再利用。在其他說明性的實例中，冷卻劑806可以完全地蒸發(fā)或完全地再利用。冷卻系統(tǒng)808是表面冷卻系統(tǒng)，因為其不會直接地冷卻激光器基底802的邊緣，僅僅直接地冷卻激光器基底802的后側814。在其他說明性的實例中，冷卻系統(tǒng)808可以是邊緣冷卻系統(tǒng)。邊緣冷卻系統(tǒng)允許冷卻劑直接地冷卻激光器基底802的外邊緣816。直接地是指通過冷卻劑接觸激光器基底802或通過諸如材料810的材料接觸?，F(xiàn)在轉向圖9，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器基底的正視圖。激光器基底900是圖3的一個實施實例。激光器基底900具有多個區(qū)段，例如區(qū)段902-918。區(qū)段902-918可以是不同形狀和/或不同大小的。在說明性的實例中，區(qū)段902-918的厚度相同。在其他說明性的實例中，區(qū)段902-918可以是不同厚度的。諸如區(qū)段902-918的多個區(qū)段的每個區(qū)段之間具有材料920。材料920是一種抑制材料，并且衰減不同區(qū)段之間傳遞的引起干涉的光。此外，激光器基底900在其外邊緣922周圍具有材料920。在其他說明性的實例中，材料920不是與區(qū)段902-918不同的材料，恰恰相反是具有不同摻雜劑或物摻雜劑的材料。當材料920是與區(qū)段902-918相同的材料時，可以在單個圓盤上制造整個激光器基底900?，F(xiàn)在轉向圖10，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器基底的正視圖。激光器基底1000可以是圖3的多個基底308的一個實例。除了激光器基底1000具有不同形狀和尺寸的許多區(qū)段之外，激光器基底1000與激光器基底900相似。激光器基底1000具有多個區(qū)段，例如區(qū)段1002-1012。區(qū)段1002-1012可以具有不同的形狀和不同的尺寸。在說明性的實例中，區(qū)段1002-1012的厚度相同。在其他說明性的實例中，區(qū)段1002-1012可以具有不同厚度。諸如區(qū)段1002-1012的多個區(qū)段的每個區(qū)段之間具有材料1004。材料1014是一種抑制材料，并且衰減不同區(qū)段之間傳遞的引起干涉的光。此外，激光器基底1000在其外邊緣1016周圍具有材料1000。在其他說明性的實例中，材料1014不是與區(qū)段1002-1012不同的材料，恰恰相反是具有不同摻雜劑或物摻雜劑的材料。當材料1014是與區(qū)段1002-1012相同的材料時，可以在單個圓盤上制造整個激光器基底1000?，F(xiàn)在轉向圖11，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器基底的正視圖。激光器基底1100可以是圖3的多個基底308的一個實例。激光器基底1100具有材料的多個位置1102。材料是一種抑制材料，并且衰減通過材料傳遞的光。此外，激光器基底1100在其外邊緣1104周圍具有材料。在不同的說明性實例中，材料可以放置在激光器基底1100的多個位置1102?？梢酝ㄟ^降低放大自發(fā)輻射的方式定位許多位置1102。材料在多個位置1102的每個位置可以具有不同尺寸和形狀?，F(xiàn)在轉向圖12，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器基底的正視圖。激光器基底1200是圖3的多個基底308的一個實施實例。除了激光器基底1200具有材料的多個位置1202之外，激光器基底1000與圖9的激光器基底900相似。激光器基底1200具有多個區(qū)段，例如區(qū)段1204。諸如區(qū)段1204的多個區(qū)段的每個區(qū)段之間具有材料。材料是一種抑制材料，并且衰減通過該材料傳遞的光。此外，激光器基底1200在其外邊緣1206周圍具有材料。處理區(qū)段1204之間和外邊緣1206周圍之外，激光器基底1200在許多位置1202具有材料。在不同的說明性實例中，材料可以放置在激光器基底1200的多個位置1202?？梢酝ㄟ^降低放大自發(fā)輻射的方式定位許多位置1202。材料在多個位置1202的每個位置可以 具有不同的尺寸和不同的形狀?，F(xiàn)在轉向圖13，描述了根據(jù)有利的實施例的激光器基底的側視圖。激光器基底1300可以是圖3的基底308的一個實例。激光器基底1300具有前側1302、后側1304、和外邊緣1306。現(xiàn)在轉向圖14，描述了根據(jù)有利的實施例的控制光的流程解。過程1400描述了反射光的過程。過程通過將來自泵浦源的光發(fā)送至構造為增加期望波長的光強度的激光器基底的前側(操作1402)。激光器基底可以包含陶瓷制品。激光器基底中的摻雜劑濃度是激光器基底內(nèi)的均質的和梯度中的至少一個。梯度包含隨著激光器基底內(nèi)隨距離改變的摻雜劑的濃度。激光器基底可以由多個區(qū)段構成。多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣由構造為衰減在多個區(qū)段之間傳遞的光的抑制材料?；谄谕壍姆糯笞园l(fā)輻射確定多個區(qū)段的數(shù)量和尺寸。在一個或多個有利的實施例中，抑制材料可以通過粘合劑連接多個區(qū)段。在其他說明性的實例中，抑制材料是激光器基底的部分。激光器基底可以摻雜有梯度。摻雜劑的濃度隨著激光器基底內(nèi)的距離改變，以及在多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣的濃度小于在多個區(qū)段的每個區(qū)段的中間部分的濃度。過程還利用構造為允許冷卻劑穿過冷卻系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)移除來自激光器基底的后側的熱(操作1404)。冷卻劑可以是液態(tài)氮或某些其他合適的冷卻劑，例如不同類型的液態(tài)氣體。當光穿過基底時，過程還通過激光器基底放大期望波長的光(操作1406)。過程也將光反射至位置(操作1408)，然后終止過程。位置可以是另一個基底或目標。所述不同實施例中的流程圖和方框圖示出了在不同有利的實施例中的裝置和方法的某些可能實施的結構、功能和操作。關于這點，流程圖或方框圖中每個模塊可以表示模塊、區(qū)段、功能和/或一部分操作或步驟。在某些可選的實施例中，模塊中注解的功能可以不按照附圖中注解的順序執(zhí)行。例如，在某些情況中，連續(xù)示出的兩個模塊可以充分同時地執(zhí)行，或有時候模塊可以按照相反的順序執(zhí)行，具體依賴于所包含的功能。而且，除了流程圖或方框圖中所示的模塊之外，可以加入其他模塊。
在某些可選的實施中，模塊中注解的功能可以不按照附圖中注解的順序執(zhí)行。例如，在某些情況中，連續(xù)示出的兩個模塊可以充分同時地執(zhí)行，或有時候模塊可以按照相反的順序執(zhí)行，具體依賴于所包含的功能。而且，除了流程圖或方框圖中所示的模塊之外，可以加入其他模塊。例如，在不同有利的實施例中，圖12的操作1204和操作1206可以同時執(zhí)行。有利的實施例提供了包含構造為增加期望波長的光強度的基底的裝置和方法?；拙哂星皞取⒑髠群屯膺吘??；讟嬙鞛榉瓷浠浊皞冉邮盏墓??；装Р牧匣蛱沾刹牧??；装鄠€區(qū)段。方法和裝置還包含構造為衰減在多個區(qū)段之間傳遞的光的材料。材料包圍多個區(qū)段的每個區(qū)段邊緣。裝置和方法還包含構造為允許液態(tài)氮穿過冷卻系統(tǒng)，并且從基底后側接收基底中產(chǎn)生的熱的冷卻系統(tǒng)。有利的實施例認識到，當前增加光束功率的解決方案包括增加圓盤數(shù)量。通過增加圓盤數(shù)量，降低光束質量。有利的實施例提供了增加光束功率同時通過利用少量圓盤而不是增加每個圓盤放大的功率維持光束質量的裝置和方法。用這種方式，可以使激光束或 泵浦光的強度隨著光束功率增加維持在期望級。有利的實施例認識到當激光輻射介質在操作中時發(fā)熱。由于發(fā)射激光過程中效率降低和諸如放大自發(fā)輻射的過程速度增加，激光輻射介質越熱，產(chǎn)生的熱越多。由于水的較高的傳熱速度，當前的解決方案使用水移除熱。有利的實施例提供了使熱保持在比使用水使其保持的等級更低的等級的裝置和方法。有利的實施例認識到，即使液化氣體冷卻劑，例如液態(tài)氮，以大約三分之一在冷卻劑和熱源之間的相同溫差的水的速度進行冷卻，液態(tài)氮允許激光輻射介質的操作溫度維持在更低的溫度，因為液態(tài)氮比水溫度更低。有利的實施例認識到,激光輻射介質尺寸越大,放大自發(fā)輻射越強烈。放大自發(fā)輻射限制了激光輻射介質的效率，以及由于激光輻射介質內(nèi)釋放的熱增加，也可以影響光束質量。有利的實施例提供了允許更大的激光輻射介質，同時保持較低的放大自發(fā)輻射的裝置和方法。有利的實施例提供了將激光輻射介質劃分為區(qū)段。因此，每個區(qū)段可以較小，并且具有較低的放大自發(fā)輻射。不同有利的實施例也提供用于抑制和裳減穿過材料的光的材料。材料可以慘雜有鉻離子。材料可以位于基底的不同位置、在區(qū)段之間、在基底的外邊緣周圍、以及其他合適的位置。盡管已經(jīng)關于飛行器的部分描述了不同有利的實施例，但是其他有利的實施例可以應用于其他類型車輛的部分。例如但不限于，其他有利的實施例可以應用于需要提供激光器系統(tǒng)的其他車輛。進一步，不同有利的實施例可以提供與其他有利的實施例相比較不同的優(yōu)勢。選擇和描述了所選的實施例，從而最佳地解釋實施例的原理、實際應用、以及能夠使本領域的普通技術人員理解本公開，因為具有各種改進的不同實施例適用于所考慮的特定用途。為了示出和描述已經(jīng)呈現(xiàn)了不同有利的實施例的說明，并且不同有利的實施例的說明并不是為了詳盡的，也不是為了限制所公開形式的實施例。本領域的普通技術人員將明顯看出，可以對本發(fā)明進行許多改進和改變。進一步，不同有利的實施例可以提供與其他有利的實施例相比較的不同優(yōu)勢。選擇和描述了所選的實施例，從而最佳地解釋實施例的原理、實際應用、以及能夠使本領域的普通技術人員理解本發(fā)明。
權利要求
1.一種裝置，包括 基底，其被構造以增加在需要的波長的光的強度，其中所述基底具有前側、后側和外邊緣，所述基底被構造以反射在所述基底的所述前側接收的所述光，并且所述基底包括陶瓷；以及 冷卻系統(tǒng)，其被構造為允許氣體通過所述冷卻系統(tǒng)傳送并從所述基底的所述后側接收所述基底內(nèi)產(chǎn)生的熱量，其中所述氣體是被液化的。
2.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述氣體從包括氬氣、氮氣和氫氣的組中選擇。
3.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述基底參雜有從包括鐿、釹、鉺和銩的組中選擇的摻雜劑。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中所述摻雜的濃度至少為均勻或梯度中的一種，其中所述梯度包括所述摻雜的濃度在所述基底內(nèi)的一距離內(nèi)改變。
5.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述基底的直徑為大約4厘米到大約6厘米，并且其中所述基底包括多個區(qū)段。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，進一步包括 置于所述多個區(qū)段之間的材料，所述材料被構造以衰減在所述多個區(qū)段之間傳遞的所述光，其中所述多個區(qū)段中每個區(qū)段的邊緣被所述材料包圍，其中所述材料參雜有鉻離子，并且其中所述鉻離子是四價的。
7.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述冷卻系統(tǒng)被構造以沿所述后側接收熱量。
8.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其中所述冷卻系統(tǒng)被構造以沿所述后側釋放液態(tài)氮到所述基底的外邊緣。
9.一種操縱光的方法,該方法包括 從泵浦源將光發(fā)送到包括陶瓷的基底的前側，所述基底被構造以增加在需要波長的光的強度； 通過冷卻裝置從所述基底的后側移除熱量，所述冷卻系統(tǒng)被構造為允許氣體通過所述冷卻系統(tǒng)傳送，所述氣體是被液化的； 當所述光通過所述基底傳送時，通過所述基底放大在需要的波長的所述光；以及 將所述光反射到一位置。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中將所述光反射到所述位置的步驟包括將所述光反射到從由另一基底或目標組成的組中選擇的所述位置。
全文摘要
本發(fā)明的不同有利的實施例提供了包括構造為增加期望波長的光強度的基底(900，1300)的裝置和方法?；?900，1300)具有前側(1302)、后側(1304)、和外邊緣(922，1306)?；?900，1300)構造為反射基底前側(1302)上接收的光。基底包括陶瓷制品?；?900，1300)包括多個區(qū)段(902-918)。方法和裝置也包括構造為衰減在多個區(qū)段(902-918)之間傳遞的光的材料(920)。材料(920)包圍多個區(qū)段的每個區(qū)段的邊緣。裝置和方法還包括冷卻系統(tǒng)(808)，其被構造為允許液態(tài)氮通過冷卻系統(tǒng)(808)和從基底(900，1300)的后側(1304)接收基底(900，1300)中產(chǎn)生的熱量。
文檔編號H01S3/042GK102763290SQ201180009373
公開日2012年10月31日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權日2010年2月11日
發(fā)明者A·Z·烏爾曼, D·A·加拉索, D·A·威蘭, D·G·哈里斯 申請人:波音公司