【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体激光放大系统，特别是一种基于激活反射镜构型、采用液态金属作为导热层的高平均功率激光放大器。
技术介绍
1、激活反射镜构型作为重复频率高能二极管泵浦的固体激光器(dpssl)主放大级的三种优选构型之一，近年来取得了快速的发展。激活镜构型的主要特征在于使用片状增益介质，且增益介质的一个大面作为反射面,使激光光束以v字形折叠光路提取增益介质的储能。
2、阻碍固体激光放大器进一步提升能量的主要因素是放大过程中的热效应。激活镜结构中将反射面作为增益介质的冷却窗口进行直接冷却，用以实现高效的散热来控制增益介质温度梯度，提高输出光束质量。目前，激活反射镜构型所使用的常见冷却方法有两种，分别是将增益介质直接焊接至热沉上或用胶粘到热沉上，随后再对热沉进行散热。直接焊接能够实现增益介质到热沉之间的低热阻，但是由于焊接采用的是刚性连接的方式，且增益介质与焊料以及热沉的热膨胀系数不同，在增益介质发热并发生膨胀位移时，增益介质与热沉的膨胀位移量不同，会增大增益介质内的应力，影响输出光束质量，限制激光放大器的输出平均功率；而采用胶粘的方法则是使用了柔性材料进行连接，解决了刚性连接带来的膨胀位移不一致的问题，但是常见胶粘材料热阻高，散热效果不好，也限制了激光放大器的平均功率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头。
2、本专利技术利用了液态金属同时具有高热导率和液态流动性的特点，在增益介质
3、本专利技术的目的可以通过如下技术方案来实现：
4、一种基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，包括增益介质片(1)和热沉(5)；其特点在于，还包括：
5、液态金属薄层(4)，设置在所述增益介质片(1)和热沉(5)之间，用于将所述增益介质片(1)的热量传导至所述热沉(5)的同时，隔离所述增益介质(1)和热沉(5)受热膨胀而产生的形变；
6、惰性反射膜层，镀在所述增益介质片(1)与液态金属薄层(4)相接触的表面，用于保护所述增益介质片(1)不受所述液态金属薄层(4)腐蚀的同时，反射输入增益介质片(1)的信号光和泵浦光。
7、泵浦源输入波长依据增益介质材料确定，如果是掺钕的三价阳离子介质，一般选择波长为802nm的脉冲激光泵浦源或氙灯进行泵浦。所述的增益介质对泵浦光波长具有高吸收率，且其背面即与液态金属薄层(4)接触的面上镀有反射膜层。
8、所述的液态金属薄层(4)，结构上位于增益介质(1)和热沉(5)之间。液态金属(4)如镓基合金、汞等，在室温下以液态形式稳定存在，具有热导率高、黏度低等特点，其热导率高于有机硅胶、环氧树脂和聚胺酯等胶合剂。基于这些特点，液态金属(4)能够有效地将增益介质片(1)产生的热量传到至热沉(5)中，同时隔离增益介质(1)和热沉(5)受热膨胀而产生的形变。
9、所述的惰性反射膜层镀在增益介质片(1)和液态金属(4)接触的光学表面上，在对泵浦光和信号光具有高反射率的同时不与液态金属(4)发生反应，保护增益介质片(1)不受液态金属(4)的腐蚀。典型方法是在该光学表面上依次镀两层膜，分别是高反射膜(2)和保护膜层(3)。所述的保护膜层(3)则位于高反射膜层(2)之上，与液态金属(4)直接接触，所使用的膜层材料不应与液态金属(4)发生反应，可使用的材料包括且不限于氟化物膜层等。
10、所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其简化结构如图1所示，其特征在于结构设计中液态金属薄层(4)应在保证密封不发生泄漏的同时，以间隙公差等形式留有微小流动空间。
11、所述增益介质片(1)的夹持方法使用无应力夹持方法，防止对增益介质片(1)引入额外的引力带来的形变导致输出光束质量下降。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
13、本专利技术所提出的一种基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头能够实现高重频、大能量、高光束质量的激光输出。与传统的焊接式和粘接式结构相比，本专利技术利用液态金属能够兼顾高热导率和流动性的特点，在保证散热效率的前提下，解决了刚性连接带来的热膨胀位移问题。对增益介质使用了无应力的夹持方法，进一步减小了增益介质中的应力，有助于提高输出光束质量，降低增益介质的断裂风险，提高输出激光的平均功率。在增益介质与液态金属接触的光学表面上镀惰性反射膜层，在提高对入射信号光和泵浦光反射率的同时，有效避免了液态金属对增益介质的腐蚀，保证了激光头的长期稳定运行。本专利技术整体结构简单紧凑，可被运用于各种高光束质量、高平均功率的激光系统中。
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1.一种基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，包括增益介质片(1)和热沉(5)；其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其特征在于，所述液态金属薄层(4)为镓基合金、铯基合金或汞，在常温下以液态稳定存在具有流动性，且热导率高于有机硅胶、环氧树脂和聚胺酯等胶合剂。
3.根据权利要求1所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其特征在于，所述惰性反射膜层由高反射膜层(2)制备而成，或者由高反射膜层(2)和保护膜层(3)制备而成。
4.根据权利要求3所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其特征在于，当所述惰性反射膜层由高反射膜层(2)制备而成时，所使用的材料为氟化镁、氟化钡等氟化物；当惰性反射膜层由高反射膜层(2)和保护膜层(3)制备而成时，保护膜层(3)所使用材料为氟化钡、碳化硅、氮化硼等材料。
5.根据权利要求1所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其特征在于，所述热沉(5)外接冷却装置，将所述增益介质片(1)传导至所述热沉(5)的热量带走。具体实
...【技术特征摘要】
1.一种基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，包括增益介质片(1)和热沉(5)；其特征在于，还包括：
2.根据权利要求1所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其特征在于，所述液态金属薄层(4)为镓基合金、铯基合金或汞，在常温下以液态稳定存在具有流动性，且热导率高于有机硅胶、环氧树脂和聚胺酯等胶合剂。
3.根据权利要求1所述的基于液态金属导热的激活反射镜构型激光放大头，其特征在于，所述惰性反射膜层由高反射膜层(2)制备而成，或者由高反射膜层(2)和保护膜层(3)制备而成。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王江峰，张叶南，卢兴华，郭江涛，李学春，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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