專利名稱：帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位相共軛激光振蕩放大系統(tǒng)，尤其是一種帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)。
自世界上出現(xiàn)第一臺(tái)固體激光以來，為獲得高功率輸出，均采用把激光振蕩器輸出的激光束經(jīng)過一級(jí)或二級(jí)放大后直接輸出。
常規(guī)的固體激光振蕩放大系統(tǒng)的光束質(zhì)量受放大級(jí)激光介質(zhì)中的位相畸變影響較大，特別是當(dāng)激光器在高重復(fù)率下運(yùn)行時(shí)，由高重復(fù)頻率的閃光燈泵浦在放大級(jí)激光介質(zhì)中產(chǎn)生的熱梯度造成的熱透鏡效應(yīng)，及光致折射率改變造成的位相畸變，影響輸出激光束質(zhì)量。同時(shí)，在不同的重復(fù)率下運(yùn)行，有不同的熱透鏡焦距，因而造成輸出激光束發(fā)散度在大范圍內(nèi)變化，這對(duì)于各種激光應(yīng)用都是極其有害的。因此為了消除動(dòng)態(tài)熱透鏡效應(yīng)或其它(例如由晶體不均勻造成的位相畸變)位相畸變，一直是高功率固體激光器的關(guān)鍵技術(shù)。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠消除背景技術(shù)中動(dòng)態(tài)熱透鏡效應(yīng)及其它位相畸變，能夠輸出高光束質(zhì)量的光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本系統(tǒng)它依次包括激光振蕩器，擴(kuò)束鏡，法拉第光隔離器，激光放大器，光纖位相共軛鏡。
本發(fā)明的工作原理是振蕩器射出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，再經(jīng)法拉第光隔離器，進(jìn)入放大器放大后，再經(jīng)過正透鏡會(huì)聚后耦合到光纖內(nèi)。由于功率密度足夠大，已達(dá)到了光纖中受激布里淵散射的閾值，從而產(chǎn)生后向受激布里淵散射，后向反射光經(jīng)透鏡耦合到激光放大級(jí)后被再次放大，然后經(jīng)法拉第光隔離器前的起偏器輸出，由于光纖位相共軛鏡反射的光與入射光具有位相共軛特性，因此在二次往返通過放大級(jí)激光介質(zhì)后，抵消了由激光介質(zhì)引入的位相畸變，使輸出激光發(fā)散角接近衍射極限，并使光脈沖寬度壓縮到入射光的1/3左右。由于激光包含了多個(gè)子脈沖，因此光纖損傷閾值比單脈沖低，在正確耦合的前提下，可在10Hz重復(fù)率下運(yùn)行，以每個(gè)脈沖含10個(gè)子脈沖計(jì)，相當(dāng)于100Hz準(zhǔn)重復(fù)率。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是1.由于光纖位相共軛鏡具有位相共軛特性，因此本系統(tǒng)輸出激光光束具有發(fā)散度小，接近衍射極限，光束質(zhì)量好，不受或少受放大級(jí)相位畸變的影響；
2.光纖位相共軛鏡使用方便，無毒、無高壓氣體危險(xiǎn)、價(jià)格低、受溫度影響小，比用高壓氣體或液體位相共軛鏡更具有競爭力；3.由于采用多級(jí)放大、雙程放大，可比振蕩級(jí)或單程放大輸出更高的能量，特別是當(dāng)放大級(jí)在高重復(fù)率運(yùn)行時(shí)，由于補(bǔ)償了熱透鏡效應(yīng)，使功率密度大大提高，而更有利于各種激光應(yīng)用場合。


圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本發(fā)明依次包括激光振蕩器1，擴(kuò)束鏡2，法拉第光隔離器3，激光放大器4，光纖位相共軛鏡5等組成。
激光振蕩器1，包括脈沖氙(Xe)燈泵浦的NdYAG激光腔體10，由5個(gè)反射鏡構(gòu)成的單向環(huán)行諧振腔，諧振腔內(nèi)有布魯斯特角安置的偏振片6，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具7，Cr4+YAG晶體作被動(dòng)調(diào)Q器件8，光闌9。圖中單向環(huán)行諧振腔中的反射鏡M1為45°部分透射反射鏡，其反射率在30～70％間可變，反射鏡M2、M3、M4為45°全反射鏡，反射鏡M5為0°全反射鏡；光闌小孔直徑為0.5mm。振蕩器輸出脈沖能量為2.5mJ的單縱模調(diào)Q脈沖序，單脈沖寬度為100～140ns，共有5～10個(gè)脈沖，脈沖間隔為10μs。
振蕩器1射出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡2擴(kuò)束到直徑為6mm的光斑，再經(jīng)過法拉第光隔離器3。光隔離器3包括起偏器11、45°磁光旋轉(zhuǎn)器12、檢偏器13。使通過光隔離器3后的激光偏振方向旋轉(zhuǎn)45°，且使后向返回的激光再次通過光隔離器3后與入射到光隔離器3的激光偏振方向互成90°，然而從起偏器11輸出。光隔離器的目的一是作為輸出元件輸出激光束；二是防止反射回的激光耦合到振蕩器而造成干擾。
經(jīng)過光隔離器3的激光進(jìn)入激光放大器4，激光放大器4由一個(gè)NdYAG激光腔體14組成的一級(jí)放大；或激光放大器4，依次包括NdYAG激光腔體14，象傳遞望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)15，NdYAG激光腔體16組成的二級(jí)放大。采用二級(jí)放大時(shí)，經(jīng)級(jí)間的象傳遞望遠(yuǎn)系統(tǒng)15，以消除退偏現(xiàn)象。
光纖位相共軛鏡5為階躍式多模石英光纖，石英光纖的長度在2m以上，光纖芯徑為100～1000μm，用正透鏡作光入射耦合。放大后的激光束經(jīng)過正透鏡會(huì)聚耦合到光纖內(nèi)，正透鏡焦距在30～200mm間可變，按光纖數(shù)值孔徑及所用激光功率大小而定，以不損壞光纖端面及具有高耦合效率為原則。光纖端面要求平滑，光纖長度和芯徑視使用激光功率而定。
權(quán)利要求
1.一種帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)，其特征是它依次包括激光振蕩器[1]，擴(kuò)束鏡[2]，法拉第光隔離器[3]，激光放大器[4]，光纖位相共軛鏡[5]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)，其特征是所述的激光振蕩器[1]，包括脈沖氙燈泵浦的NdYAG激光腔體[10]，由5個(gè)反射鏡構(gòu)成的單向環(huán)行諧振腔，諧振腔內(nèi)有布魯斯特角安置的偏振片[6]，F(xiàn)-P標(biāo)準(zhǔn)具[7]，Cr4+YAG晶體作被動(dòng)調(diào)Q器件[8]，光闌[9]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)，其特征是所述的激光放大器[4]，由一個(gè)NdYAG激光腔體[14]組成的一級(jí)放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)，其特征是所述的激光放大器[4]，依次包括NdYAG激光腔體[14]，象傳遞望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)[15]，NdYAG激光腔體[16]組成的二級(jí)放大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng)，其特征是所述的光纖位相共軛鏡[5]為階躍式多模石英光纖，石英光纖的長度在2m以上，光纖芯徑為100～1000μm，用正透鏡作光入射耦合。
全文摘要
一種帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統(tǒng),它依次包括激光振蕩器,擴(kuò)束鏡,法拉第光隔離器,激光放大器,光纖位相共軛鏡。該系統(tǒng)輸出光束發(fā)散度小,接近于衍射極限,光束質(zhì)量好,不受或少受放大級(jí)相位畸變的影響;采用多級(jí)放大、雙程放大能輸出更高的能量,特別是當(dāng)放大級(jí)在高重復(fù)率運(yùn)行時(shí),補(bǔ)償了熱透鏡效應(yīng),使功率密度大大提高,而更有利于各種激光應(yīng)用的場合。
文檔編號(hào)H01S3/06GK1186363SQ9712562
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1997年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月24日
發(fā)明者陳軍, 邱文法, 包成芳 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)