紧凑型主动镜激光器（CAMIL）

紧凑型主动镜激光器（CAMIL）
　　主动镜放大器（AMA）是一类公认的对光热畸变先天具有较低敏感度的固体激光器[1]。它具有较大的圆孔径，从而能够减小其它结构形式的SSL通常所具有的衍射效应和光束截断损失。这些特性使AMA成为大尺寸、较好光束质量和高效率的SSL系统很有吸引力的候选结构形式。"薄片激光器"作为AMA的一个变体，现在德国[2]和美国劳伦斯o利弗莫尔国家实验室正在对其进行研究[3]。主动镜激光器技术同样也十分广泛地与盘片激光器相关联，比如由LLNL发展的用于核聚变的盘片激光器、新近又用于战术应用的盘片激光器（如热容激光器）。
　　波音公司正在研究另外一种AMA的变体，称作紧凑型主动镜激光器（CAMIL），该激光器显示出具有较强的潜在能力，可以达到较高平均功率 [4]。CAMIL采用大口径激光增益介质，并将其装配在刚性的致冷的基底上，见图1。激光介质相对比较薄，大约只有2.5mm的厚度，其直径一般在5到15cm之间。基底包括一个内置的热交换器，其微通道在基底的前表面，这样就可以使冷却液直接浸润激光介质盘片的后表面。除了微通道外，基底的前表面（对着介质盘片）还要碾磨抛光成光学平面。介质盘片通过环围空气和微通道中的冷却液之间的静压力差贴附在基底上。作为将增益介质粘结在基底上的备用方法，我们正在研究扩散法的可能性。泵浦辐射通过一个大表面或是通过周围边缘引入介质盘片内。
　　在表面泵浦（面泵）的CAMIL中，基底由对泵浦二极管波长光学透明的材料制成。盘片的两个表面都有二色性的覆层：（1）前表面的覆层对激光波长是抗反射的，而对泵浦波长是反射的，（2）后表面覆层具有正好相反的特性。准直的泵浦二极管辐射通过光学透明的基底和热交换器引入介质盘片。泵浦二极管与增益介质十分接近，从而可能实现较好的传输效率和泵浦的均匀性。介质盘片的基质材料（YAG，GGG，或是玻璃）掺杂Nd3+，因此，在激光介质中经过两次度越，大部分的泵浦功率都被吸收。盘片的外边缘有一个包层，用以吸收放大的自发辐射（ASE）。热交换器中的冷却液选择时要避免因为吸收和散射而导致的过多的泵浦能量的损失。如果需要，泵浦二极管光强可以通过孔径来调节以补偿增益饱和。面泵的CAMIL十分有助于紧凑的、自成一体模块的集成，见图2。
　　另一种可选的CAMIL模块采用侧面泵浦（侧泵）的方式，这种形式的模块可适用于像Yb3+这样的准三能级增益介质的运转。在这种形式的CAMIL中，如图3所示，泵浦二极管阵列环绕增益介质盘片的外围进行排列。泵浦辐射首先通过一个透镜单元进行聚焦，并集中到一个中空的圆锥形的通道，进而引入增益介质的周围边缘。最好在接受泵浦辐射的盘片边沿安装一个未掺杂的锥形部件，以导引泵浦辐射进入增益介质。这样的未掺杂扩展部件与棒条激光器中的应用类似，在降低热应力和ASE损失方面已显示出了较高的效率[5]。通过适当地对泵浦二极管阵列的定位和聚焦，能够实现全孔径激光增益介质的均匀泵浦。侧泵的CAMIL的主要优点是在基底材料的选择上更具灵活性（不一定是透明的），而且利用高效Yb:YAG增益介质的能力也更强。然而，在一定程度上，这些优势特点却因需要通过增加激光增益介质和泵浦结构的复杂性来完成而受到一定的削减。
　　CAMIL模块可以用来构造激光放大器和激光振荡器。一个激光振荡器可以利用10个或是更多的CAMIL模块，以获取足够高的往返增益，进而由非稳腔耦合输出较高功率的激光，见图4。