計量論壇

標題: 緊湊型主動鏡激光器（CAMIL） [打印本頁]

作者: sunhz 時間: 2007-5-21 11:15
標題: 緊湊型主動鏡激光器（CAMIL）
緊湊型主動鏡激光器（CAMIL）
　　主動鏡放大器（AMA）是一類公認的對光熱畸變先天具有較低敏感度的固體激光器[1]。它具有較大的圓孔徑，從而能夠減小其它結構形式的SSL通常所具有的衍射效應和光束截斷損失。這些特性使AMA成為大尺寸、較好光束質量和高效率的SSL系統很有吸引力的候選結構形式。"薄片激光器"作為AMA的一個變體，現在德國[2]和美國勞倫斯o利弗莫爾國家實驗室正在對其進行研究[3]。主動鏡激光器技術同樣也十分廣泛地與盤片激光器相關聯，比如由LLNL發展的用于核聚變的盤片激光器、新近又用于戰術應用的盤片激光器（如熱容激光器）。
　　波音公司正在研究另外一種AMA的變體，稱作緊湊型主動鏡激光器（CAMIL），該激光器顯示出具有較強的潛在能力，可以達到較高平均功率 [4]。CAMIL采用大口徑激光增益介質，并將其裝配在剛性的致冷的基底上，見圖1。激光介質相對比較薄，大約只有2.5mm的厚度，其直徑一般在5到15cm之間。基底包括一個內置的熱交換器，其微通道在基底的前表面，這樣就可以使冷卻液直接浸潤激光介質盤片的后表面。除了微通道外，基底的前表面（對著介質盤片）還要碾磨拋光成光學平面。介質盤片通過環圍空氣和微通道中的冷卻液之間的靜壓力差貼附在基底上。作為將增益介質粘結在基底上的備用方法，我們正在研究擴散法的可能性。泵浦輻射通過一個大表面或是通過周圍邊緣引入介質盤片內。
　　在表面泵浦（面泵）的CAMIL中，基底由對泵浦二極管波長光學透明的材料制成。盤片的兩個表面都有二色性的覆層：（1）前表面的覆層對激光波長是抗反射的，而對泵浦波長是反射的，（2）后表面覆層具有正好相反的特性。準直的泵浦二極管輻射通過光學透明的基底和熱交換器引入介質盤片。泵浦二極管與增益介質十分接近，從而可能實現較好的傳輸效率和泵浦的均勻性。介質盤片的基質材料（YAG，GGG，或是玻璃）摻雜Nd3+，因此，在激光介質中經過兩次度越，大部分的泵浦功率都被吸收。盤片的外邊緣有一個包層，用以吸收放大的自發輻射（ASE）。熱交換器中的冷卻液選擇時要避免因為吸收和散射而導致的過多的泵浦能量的損失。如果需要，泵浦二極管光強可以通過孔徑來調節以補償增益飽和。面泵的CAMIL十分有助于緊湊的、自成一體模塊的集成，見圖2。
　　另一種可選的CAMIL模塊采用側面泵浦（側泵）的方式，這種形式的模塊可適用于像Yb3+這樣的準三能級增益介質的運轉。在這種形式的CAMIL中，如圖3所示，泵浦二極管陣列環繞增益介質盤片的外圍進行排列。泵浦輻射首先通過一個透鏡單元進行聚焦，并集中到一個中空的圓錐形的通道，進而引入增益介質的周圍邊緣。最好在接受泵浦輻射的盤片邊沿安裝一個未摻雜的錐形部件，以導引泵浦輻射進入增益介質。這樣的未摻雜擴展部件與棒條激光器中的應用類似，在降低熱應力和ASE損失方面已顯示出了較高的效率[5]。通過適當地對泵浦二極管陣列的定位和聚焦，能夠實現全孔徑激光增益介質的均勻泵浦。側泵的CAMIL的主要優點是在基底材料的選擇上更具靈活性（不一定是透明的），而且利用高效Yb:YAG增益介質的能力也更強。然而，在一定程度上，這些優勢特點卻因需要通過增加激光增益介質和泵浦結構的復雜性來完成而受到一定的削減。
　　CAMIL模塊可以用來構造激光放大器和激光振蕩器。一個激光振蕩器可以利用10個或是更多的CAMIL模塊，以獲取足夠高的往返增益，進而由非穩腔耦合輸出較高功率的激光，見圖4。

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