雷射放大技術

雷射單元技術之一。在很多套用場合下，單純靠一台雷射振盪器所提供的輸出雷射能量或功率水平往往還是不夠高的；為此，可採用一級或多級雷射放大器系統對雷射信號進一步加以放大。

基本介紹

• 中文名：雷射放大技術
• 來源：雷射振盪器
• 工作狀態：脈衝狀態

組成機構

雷射放大器的結構與雷射振盪器基本相似,只不過前者不需要雷射共振腔系統;輸入雷射輻射通常是採取單次通過放大器內增益媒質的方式獲得單次行波放大。在某些特殊情況下，輸入雷射輻射亦可採取多次偏折通過放大器內增益媒質的方式而獲得多道行波放大；此時，要求在放大器系統內配備特殊的光路多次摺疊反射裝置，它通常可由兩塊互成一定夾角的反射鏡或特殊設計的反射稜鏡所組成。

工作原理

一般的雷射放大器通常都是在脈衝狀態下工作。首先應考慮的是輸入脈衝雷射信號與雷射放大器本身脈衝泵浦過程之間的時間延遲選擇，使得輸入雷射信號在放大器工作物質粒子數反轉積累達到最大程度的瞬間通過放大器系統，這樣才能比較有效地發揮放大器的儲能潛力。其次應考慮放大器本身的增益特性，其中包括小信號增益、線性增益範圍、大信號增益飽和、最大輸出能量潛力等。根據輸入信號狀態和使用要求不同，可以對放大器的某些特性指標提出較高的要求，而在其他指標方面適當放鬆要求。還有一個比較重要的問題，是如何在雷射放大過程之後能保持有較好的光束質量；通常由振盪器提供的待放大的輸入雷射信號都有較好的光束質量，這是指有較小的光束髮散角、理想的波面結構和光束截面內較均勻的光強分布等；上述信號在雷射器內的放大過程中，由於多種因素的影響（如衍射、干涉、光束自聚焦、放大媒質增益和折射率不均勻等），都會在不同程度上導致被放大後輸出雷射束質量的變壞（如發散角增大、波面畸變、光束分裂與細絲化），有時由於寄生反饋、光束自聚焦等過程的影響還可能導致放大工作物質被雷射所擊穿和破壞；因此，在某些情況下，應相應採取一些附加的技術措施（如光強分布均勻化、空間濾波器、軟邊光闌、消寄生反饋、降低放大媒質的非線性折射率等），來避免上述不利影響和保證較好的放大效果（見彩圖）。給出了一組由脈衝調Q摻釹釔鋁石榴石雷射振盪－放大器和KDP倍頻系統組成的實驗裝置總體照片，這是一種最常見的雷射實驗室裝置。