本发明专利技术公开了一种多段锥度光纤相位共轭镜。放大装置包括沿光轴方向顺次放置的激光器、第一偏振片、λ/2波片、法拉第磁致旋光器、第二偏振片、激光放大器、λ/4波片，第一透镜、第二透镜和多段锥度光纤，其中，所述第一透镜为凸透镜，第二透镜为凹透镜，第一透镜和第二透镜组成望远镜系统，第一透镜的焦距f1=100mm~1000mm，第二透镜的焦距f2=‑20mm~‑1000mm；第一透镜和第二透镜之间的距离D1=f1+ f2＝20～1000mm。多段锥度光纤相位共轭镜的装置既具有较高的损伤阈值和较低的受激布里渊散射阈值，同时具有较高的反射率和较大的动态工作范围，从而在大功率激光器中得到应用而避免损伤。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】该申请为专利申请日为2013.09.03，专利申请号为201310397026.X，专利技术名称为的分案申请。
本专利技术涉及一种。
技术介绍
受激布里渊散射(SBS)自从被证明可以矫正激光波前畸变以后，就不断地被人们用作相位共轭镜来改善激光光束质量。带有SBS相位共轭镜的双程主振荡-功率放大激光系统(MOPA)是一种在不牺牲激光光束质量的前提下提升激光输出功率的有效手段。目前，已有的基于SBS相位共轭镜的高重频大能量MOPA系统大都是基于液体相位共轭镜或者气体相位共轭镜。虽然液体和气体相位共轭镜可以有较高的SBS反射率，并且发展也较为成熟，但是在实际应用中，却有种种不便。对于气体介质，必须采用高压来提高其密度和相应的SBS增益作用；对于液体介质，由于其纯度对击穿阈值和相位共轭度有一定的影响，因此使用之前最好进行提纯，并且还会有一定的毒性。因此，寻找高增益、高稳定性的固体SBS介质，探索提高固体相位共轭镜负载能力的方法，建立高效、安全、结构紧凑、操作方便的相位共轭系统，实现全固化的带相位共轭镜的MOPA激光系统就显得更有重要的实际意义。到目前为止，国内外已有一些基于固体相位共轭镜的MOPA激光系统的报道，但是这些基于固体SBS相位共轭镜的MOPA激光系统无论是在重复频率还是在峰值功率方面均不尽如人意。主要原因是光纤作为相位共轭材料虽然无毒，但光纤由于具有非常小的横截面积带来了光纤损伤阈值的降低，在高功率高重复率条件下极易损坏。虽然也有锥度光纤相位共轭装置应用于高重复率高功率激光系统，但是这种装置工作的动态范围较小，难以用于实际的激光系统。本专利技术采用一种多段锥度光纤相位共轭镜的装置及方法，克服了普通锥度光纤相位共轭装置动态范围小、端面易损伤的缺点，同时又具有较高的激光反射率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种。多段锥度光纤相位共轭镜由四段芯径不同的光纤和三个过渡锥形组成，第一段光纤的纤芯直径dl为2mm?5mm，长度LI为0.1m?3m，第二段光纤的纤芯直径d2为Imm?2mm,长度L3为0.1m?3m，第三段光纤的纤芯直径d3为0.1mm?1_，长度L5为0.1m?20m，第四段光纤的纤芯直径d4为Imm?4臟，长度L7为0.1m?20m，第一个过渡锥形的纤芯直径从dl逐渐变化为d2，第一个过渡锥形的长度L2为0.1m?3m，第二个过渡锥形的纤芯直径从d2逐渐变化为d3，第二个过渡锥形的长度L4为0.1m?3m，第三个过渡锥形的纤芯直径从d3逐渐变化为d4，第三个过渡锥形的长度L6为0.1m?3m，多段锥度光纤的总长度为Im?50m，光纤端面具有平整光滑的高光洁度平面，光纤的材料采用石英。基于多段锥度光纤相位共轭镜的激光双程放大装置包括沿光轴方向顺次放置的激光器、第一偏振片、λ/2波片、法拉第磁致旋光器、第二偏振片、激光放大器、λ/4波片，第一透镜、第二透镜和多段锥度光纤，其中，所述第一透镜为凸透镜，第二透镜为凹透镜，第一透镜和第二透镜组成望远镜系统，第一透镜的焦距= 100mm ~ 1000mm，第二透镜的焦距f2 = -20mm ~ -1000mm ;第一透镜和第二透镜之间的距离D1= f2= 20?1000mm。基于多段锥度光纤相位共轭镜的激光双程放大方法包括如下步骤: 1)从激光器输出的初始偏振态为P的激光通过由第一偏振片、λ/2波片、法拉第磁致旋光器和第二偏振片组成的光学隔离系统后进入激光放大器进行单程放大； 2)单程放大后的激光光束经过λ/4波片后偏振态变为圆偏振，然后进入由第一透镜和第二透镜组成的望远镜系统，对光束进行缩束，缩束后的探测光束束腰处直径小于多段锥度光纤入射端面的直径dl，为光纤入射端面的直径dl的0.6 ~ 0.95倍，多段锥度光纤的入射面放置于入射光束的束腰位置； 3)入射光束进入多段锥度光纤的第三段光纤后，激光能量密度提高至入射面处的100~ 1000倍，达到受激布里渊散射过程所需要的阈值，产生的受激布里渊散射激光沿后向传输，在多段锥度光纤的第二段光纤和入射激光相互作用，使得后向传输的受激布里渊散射激光能量得到预放大，预放大后的激光脉冲能量为初始值的10 ~ 100倍；预放大后的受激布里渊散射激光继续后向传输，在多段锥度光纤的第一段光纤中继续和入射激光相互作用，能量得到放大，最终产生放大的相位共轭光，放大后的相位共轭光的能量为入射光束能量的40% ~ 90%;残余的入射激光在经过第三段光纤后传输进入第四段光纤，最终透射出多段锥度光纤； 4)继续增加入射激光脉冲的能量，直至后向反射的受激布里渊散射激光将多段锥度光纤的入射端面造成损失，记录此时的入射激光脉冲能量，为多段锥度光纤的损伤阈值，将多段锥度光纤已受到损伤的入射端面切除； 5)后向传输的放大的相位共轭光依次经过第二透镜、第一透镜和λ/4波片，偏振态改变为S，再次进入激光放大器进行双程放大，双程放大后的激光被第二偏振片反射出光路。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果是: 本专利技术使用的多段锥度光纤相位共轭器件由四段芯径不同的光纤和三个过渡锥形组成，四段芯径不同的光纤分别具有不同的作用，第一段光纤具有较大的芯径，作为受激布里渊散射的功率放大级，有利于提高反射率，并且可以提高光纤的损伤阈值，第二段光纤的芯径略小，作为受激布里渊散射的预放大级，第三段光纤芯径最小，作为受激布里渊散射的产生级，可以降低受激布里渊散射的阈值，提高系统动态工作范围，第四段光纤芯径又有所增大，可以提高光纤出射面的损伤阈值。总体而言，多段锥度光纤相位共轭镜的装置既具有较高的损伤阈值和较低的受激布里渊散射阈值，同时具有较高的反射率和较大的动态工作范围，从而在大功率激光器中得到应用而避免损伤。本专利技术通过强迫受激布里渊散射效应，使得在熔石英棒中的反射光波的相位与入射光共轭；因此当相位共轭光反向传播再次经过引起畸变的光路后，使畸变得到矫正或部分矫正。大大提高了激光器的输出光束质量，减少了出射激光的空间发散角，补偿了高功率高重复率运行下的激光器中的热畸变效应。【附图说明】图1是多段锥度光纤相位共轭镜的结构示意图； 图2是基于多段锥度光纤相位共轭镜的激光双程放大装置的结构示意图； 图3是多段锥度光纤相位共轭镜的反射率测量曲线。【具体实施方式】本专利技术利用多段锥度光纤相位共轭镜的受激布里渊散射相互作用原理，既具有较高的损伤阈值和较低的受激布里渊散射阈值，同时具有较高的反射率和较大的动态工作范围，从而应用于高功率高重复率的LD泵浦固体激光器，获得相位共轭光。如图1所示，多段锥度光纤相位共轭镜由四段芯径不同的光纤和三个过渡锥形组成，第一段光纤的纤芯直径dl为2mm?5mm，长度LI为0.1m?3m，第二段光纤的纤芯直径d2为1_?2_，长度L3为0.1m?3m，第三段光纤的纤芯直径d3为0.1mm?1_，长度L5为0.1m?20m，第四段光纤的纤芯直径d4为Imm?4mm，长度L7为0.1m?20m，第一个过渡锥形的纤芯直径从dl逐渐变化为d2，第一个过渡锥形的长度L2为0.1m?3m，第二个过渡锥形的纤芯直径从d2逐渐变化为d3，第二个过渡锥形的长度L4为0.1m?3m，第三个过渡锥形的纤芯直径从d3逐渐变化为d本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多段锥度光纤相位共轭镜，其特征在于它由四段芯径不同的光纤和三个过渡锥形组成，第一段光纤的纤芯直径d1为2mm～5mm，长度L1为0.1m～3m，第二段光纤的纤芯直径d2为1mm～2mm，长度L3为0.1m～3m，第三段光纤的纤芯直径d3为0.1mm～1mm，长度L5为0.1m～20m，第四段光纤的纤芯直径d4为1mm～4mm，长度L7为0.1m～20m，第一个过渡锥形的纤芯直径从d1逐渐变化为d2，第一个过渡锥形的长度L2为0.1m～3m，第二个过渡锥形的纤芯直径从d2逐渐变化为d3，第二个过渡锥形的长度L4为0.1m～3m，第三个过渡锥形的纤芯直径从d3逐渐变化为d4，第三个过渡锥形的长度L6为0.1m～3m，多段锥度光纤的总长度为1m～50m，光纤端面具有平整光滑的高光洁度平面，光纤的材料采用石英。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘崇，叶志斌，项震，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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