本實用新型涉及的是固體激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種抑制ASE/PO的平面波導(dǎo)激光增益介質(zhì)構(gòu)型。

背景技術(shù)：

全固態(tài)激光器具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、輸出光束質(zhì)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(yīng)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(yīng)用前景。早期的全固態(tài)激光器的增益介質(zhì)通常選用圓棒或者塊狀結(jié)構(gòu)，但是在高功率泵浦下存在著嚴重的熱透鏡效應(yīng)和雙折射效應(yīng)，這使增益介質(zhì)產(chǎn)生很強的光學(xué)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(zhì)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(dǎo)等結(jié)構(gòu)。

平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)增益介質(zhì)是指波導(dǎo)的芯層為摻有激活離子的激光基質(zhì)，即摻雜區(qū)，也稱為增益區(qū)，包層是無摻雜的激光基質(zhì)，也可以是一定厚度的光學(xué)膜層。平面波導(dǎo)增益介質(zhì)中，考慮到儲能的大小，芯層厚度一般為10~400μm。平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)增益介質(zhì)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(dǎo)激光器通過提供熱透鏡效應(yīng)的一維控制以及通過增加導(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)緊湊、效率高、廢熱導(dǎo)致的光束質(zhì)量退化較小，缺點在于由于激光亮度極高，非線性效應(yīng)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(yīng)問題，缺點在于廢熱導(dǎo)致的光束質(zhì)量退化嚴重，同時結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)小型緊湊化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種抑制ASE/PO的平面波導(dǎo)激光增益介質(zhì)的技術(shù)方案，該方案采用內(nèi)、外包層包裹芯層，能夠抑制平面波導(dǎo)中的ASE/PO，易于實現(xiàn)高效率高功率的激光輸出。

本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的：

一種抑制ASE/PO的平面波導(dǎo)激光增益介質(zhì)構(gòu)型，包括有芯層、內(nèi)包層、外包層和端面膜層；內(nèi)包層平行設(shè)置在芯層外部；外包層平行設(shè)置在內(nèi)包層外部；內(nèi)包層與芯層組成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；端面膜設(shè)置在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的兩端且完全覆蓋內(nèi)包層、外包層和芯層。

作為本方案的優(yōu)選：芯層為摻雜區(qū)；內(nèi)包層和外包層為非摻雜區(qū)。

作為本方案的優(yōu)選：波導(dǎo)結(jié)構(gòu)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°。

作為本方案的優(yōu)選：芯層的厚度為10-400μm。

作為本方案的優(yōu)選：內(nèi)包層的厚度為100-1000μm。

作為本方案的優(yōu)選：外包層為體介質(zhì)或光學(xué)倏逝膜。

作為本方案的優(yōu)選：波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的長度方向為激光的傳輸方向。

作為本方案的優(yōu)選：端面膜層對泵浦光和增益介質(zhì)發(fā)射激光都是高透過率。

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/PO形成抑制。在增益區(qū)產(chǎn)生的自發(fā)輻射光入射到內(nèi)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(dǎo)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(nèi)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。

由此可見，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實質(zhì)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

圖1為本實用新型的側(cè)面（L×T）結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的端面（T×W）結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3位本實用新型的全面切角示意圖。

圖中，1為芯層，2為內(nèi)包層，3為外包層，4為端面膜層。

具體實施方式

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。

本說明書（包括任何附加權(quán)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。

如圖所示，本方案包括有芯層、內(nèi)包層、外包層和激光發(fā)射端面膜層；內(nèi)包層平行設(shè)置在芯層外部；外包層平行設(shè)置在內(nèi)包層外部；內(nèi)包層與芯層組成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；激光發(fā)射端面膜設(shè)置在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的兩端且完全覆蓋內(nèi)包層、外包層和芯層。

一個波導(dǎo)端面與芯層間的夾角為90°，另一個波導(dǎo)端面與芯層間的夾角為75-88°。內(nèi)包層的厚度為100-1000μm。外包層為體介質(zhì)或光學(xué)倏逝膜。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的長度方向為激光的發(fā)射方向。芯層的厚度為10-400μm。

實施例

Nd:YAG平面波導(dǎo)構(gòu)型，芯層為Nd:YAG，摻雜濃度為0.5at.%-1.5at.%，芯層厚度d為80μm-200μm，內(nèi)包層為非摻雜的YAG，整個波導(dǎo)的尺寸為50mm（L）×10mm（W）×1mm（T）。兩個10mm×1mm的端面為激光通過面，一個端面與60mm×10mm大面的夾角為90°，另一個端面與60mm×10mm大面的夾角為75-88°，并且兩個端面都鍍有1064nm的高透膜。

采用上述Nd:YAG平面波導(dǎo)構(gòu)型，搭建平面波導(dǎo)激光放大器。激光工作在準連續(xù)模式狀態(tài)，泵浦源波長為808nm，在脈沖重復(fù)頻率100Hz時，單脈沖輸出能量大于500mJ，光光轉(zhuǎn)換效率50%。

實驗表明，該平面波導(dǎo)增益介質(zhì)構(gòu)型可以很好的抑制ASE/PO，實現(xiàn)了高效率高功率的激光輸出。

本實用新型并不局限于前述的具體實施方式。本實用新型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。