一種抑制asepo的平面波導激光增益介質構型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抑制ASE/PO的平面波導激光增益介質構型，該方案包括有芯層、內包層、外包層和端面膜層；芯層為摻雜區(qū)，內包層和外包層為非摻雜區(qū)；內包層平行設置在芯層外部；外包層平行設置在內包層外部；內包層與芯層組成波導結構；激光發(fā)射端面膜設置在波導結構的兩端且完全覆蓋內包層、外包層和芯層；波導一個端面的法線與芯層平行，另一個端面的法線與芯層之間有特定的角度。該方案采用端面切角的雙包層平面波導，能夠抑制平面波導中的ASE/PO，易于實現(xiàn)高效率高功率的激光輸出。
【專利說明】
一種抑制ASER)的平面波導激光増益介質構型
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及的是固體激光技術領域，尤其是一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質構型。
【背景技術】
[0002]全固態(tài)激光器具有效率高、結構緊湊、性能穩(wěn)定、輸出光束質量好等諸多優(yōu)點，在工業(yè)、軍事、醫(yī)療和科研等方面有廣泛應用。特別是在軍事和工業(yè)加工方面，大功率全固態(tài)激光器有很好的應用前景。早期的全固態(tài)激光器的增益介質通常選用圓棒或者塊狀結構，但是在高功率栗浦下存在著嚴重的熱透鏡效應和雙折射效應，這使增益介質產(chǎn)生很強的光學畸變，限制了高功率的輸出功率。為了增大散熱表面積，獲得高功率的激光輸出，從激光出現(xiàn)之初人們就在增益介質形態(tài)上做了很多嘗試和創(chuàng)新工作，出現(xiàn)了板條、薄片、光纖和平面波導等結構。
[0003]平面波導結構增益介質是指波導的芯層為摻有激活離子的激光基質，即摻雜區(qū)，也稱為增益區(qū)，包層是無摻雜的激光基質，也可以是一定厚度的光學膜層。平面波導增益介質中，考慮到儲能的大小，芯層厚度一般為10?400μπι。平面波導結構增益介質通常使用大面冷卻散熱，理想情況下可以認為是一維方向散熱。平面波導激光器通過提供熱透鏡效應的一維控制以及通過增加導波增益區(qū)的寬度和長度進行功率縮放，提供了介于大體積固體激光器和光纖激光器的中間條件。平板波導激光器綜合塊狀固體激光和光纖激光的優(yōu)點，同時避免兩者的缺點:光纖激光的優(yōu)點在于結構緊湊、效率高、廢熱導致的光束質量退化較小，缺點在于由于激光亮度極高，非線性效應直接限制最高輸出功率;塊狀固體激光定標放大時則基本不存在非線性效應問題，缺點在于廢熱導致的光束質量退化嚴重，同時結構難以實現(xiàn)小型緊湊化。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有技術所存在的不足，而提供一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質的技術方案，該方案采用內、外包層包裹芯層，能夠抑制平面波導中的ASE/P0，易于實現(xiàn)高效率高功率的激光輸出。
[0005]本方案是通過如下技術措施來實現(xiàn)的:
一種抑制ASE/PO的平面波導激光增益介質構型，包括有芯層、內包層、外包層和端面膜層；內包層平行設置在芯層外部;外包層平行設置在內包層外部；內包層與芯層組成波導結構;端面膜設置在波導結構的兩端且完全覆蓋內包層、外包層和芯層。
[0006]作為本方案的優(yōu)選:芯層為摻雜區(qū)；內包層和外包層為非摻雜區(qū)。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:波導結構一個端面的法線與芯層平行，另一個端面的法線與芯層之間的角度Θ為2-15°。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:芯層的厚度為10_400μπι。
[0009]作為本方案的優(yōu)選:內包層的厚度為100-1000μπι。
[0010]作為本方案的優(yōu)選:外包層為體介質或光學倏逝膜。
[0011]作為本方案的優(yōu)選:波導結構的長度方向為激光的傳輸方向。
[0012]作為本方案的優(yōu)選:端面膜層對栗浦光和增益介質發(fā)射激光都是高透過率。
[0013]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中端面做了切角處理，對ASE/P0形成抑制。在增益區(qū)產(chǎn)生的自發(fā)輻射光入射到內包層和外包層的界面后，如果入射角小于界面的全反射角，光束一部分透射形成損耗，在兩個大面之間經(jīng)過一次芯層形成的增益并不足形成正反饋。如果入射角大于界面的全反射角，光束就會無損耗得傳輸?shù)絻A斜波導端面，每經(jīng)過傾斜端面一次光束在大面上的入射角就會增大或者減小2Θ，多次后光束要么在內包層和外包層的不滿足全反射條件而不斷衰減，要么在從端面出射無法形成振蕩。
[0014]由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有實質性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的側面(LXT)結構示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的端面(TXW)結構示意圖。
[0017]圖3位本發(fā)明的全面切角示意圖。
[0018]圖中，I為芯層，2為內包層，3為外包層，4為端面膜層。
【具體實施方式】
[0019]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0020]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0021 ]如圖所示，本方案包括有芯層、內包層、外包層和激光發(fā)射端面膜層；內包層平行設置在芯層外部;外包層平行設置在內包層外部；內包層與芯層組成波導結構;激光發(fā)射端面膜設置在波導結構的兩端且完全覆蓋內包層、外包層和芯層。
[0022]一個波導端面與芯層間的夾角為90°，另一個波導端面與芯層間的夾角為75-88°。內包層的厚度為100-1000μπι。外包層為體介質或光學倏逝膜。波導結構的長度方向為激光的發(fā)射方向。芯層的厚度為10-400μπι。
實施例
[0023]Nd: YAG平面波導構型，芯層為Nd: YAG，摻雜濃度為0.5at.%_1.5at.%，芯層厚度d為80μπι-200μπι，內包層為非摻雜的YAG，整個波導的尺寸為50_(L) X 1mm(W) X Imm(T)。兩個1mmX Imm的端面為激光通過面，一個端面與60mmX 1mm大面的夾角為90°，另一個端面與60mmX 1mm大面的夾角為75-88°，并且兩個端面都鍍有1064nm的高透膜。
[0024]采用上述Nd:YAG平面波導構型，搭建平面波導激光放大器。激光工作在準連續(xù)模式狀態(tài)，栗浦源波長為808nm，在脈沖重復頻率10Hz時，單脈沖輸出能量大于500mJ，光光轉換效率50%。
[0025]實驗表明，該平面波導增益介質構型可以很好的抑制ASE/P0，實現(xiàn)了高效率高功率的激光輸出。
[0026]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.一種抑制ASE/PO的平面波導激光增益介質構型，其特征是:包括有芯層、內包層、夕卜包層和端面膜層;所述內包層平行設置在芯層外部;所述外包層平行設置在內包層外部;所述內包層與芯層組成波導結構;所述端面膜設置在波導結構的兩端且完全覆蓋內包層、夕卜包層和芯層。2.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述芯層為摻雜區(qū);所述內包層和外包層為非摻雜區(qū)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述波導結構一個端面的法線與芯層平行，另一個端面的法線與芯層之間的角度Θ為2-15°。4.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述芯層的厚度為10-400μπι。5.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/PO的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述內包層的厚度為100-1000μπι。6.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/PO的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述外包層為體介質或光學倏逝膜。7.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述波導結構的長度方向為激光的傳輸方向。8.根據(jù)權利要求1所述的一種抑制ASE/P0的平面波導激光增益介質構型，其特征是:所述端面膜層對栗浦光和增益介質發(fā)射激光都是高透過率。
【文檔編號】H01S3/16GK105896240SQ201610471578
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王君濤, 汪丹, 徐瀏, 吳振海, 陳月健, 周唐建, 童立新, 高清松, 唐淳
【申請人】中國工程物理研究院應用電子學研究所