一种用于生成大激光功率的方法及激光系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于生成大激光功率的方法及系统。根据本发明专利技术，多个基本激光束(fi)被生成，其相位通过实现相位对比滤波设备(8)的矩阵方程的电光反馈回路(6，7i，8i，9)来进行调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于生成大激光功率的方法及激光系统
本专利技术涉及一种用于生成大激光功率的方法及激光系统。
技术介绍
众所周知，为了生成大激光功率，首先，可生成多个基本激光束，然后，在一定距离处整体(puisutiliserenblocàdistance)使用该多个基本激光束或者将因此生成的激光束聚集在一起以获得激光功率，基本光束的数量越多，总的激光功率越大。然而，为了使得所获得的激光功率能够最佳，对于基本激光束而言，具有相同的发射频率和相同的相位很重要。然而，特别地因为所述基本激光束不能严格地遵循相同的路径，所以在所述基本激光束之间出现相位差。为了解决该相位差问题，现有文献EP2649688描述了一种用于通过将多个发射频率相同但相位不同的基本激光束组合在一起生成大功率激光束的方法，该方法的区别在于：-通过相位对比空间滤波将每一个基本光束的相对相位转换成光强度水平；-将与所述基本激光束分别对应的所述光强度水平转换成相位校正值；以及-将所述相位校正值分别施加到所述基本激光束；在该文献EP2649688中，在所述基本激光束每次连续通过时，通过所述振荡器在激光振荡器本身内对每个基本激光束的相位进行迭代调整。因此，在每个基本激光束向稳态(其中在稳态，基本激光束具有其额定功率)收敛的同时，所有基本激光束一起向全局稳态收敛，其中在该全局稳态，所有基本激光束不仅具有其额定功率，而且具有相对于彼此经完全调节的相位，以使它们后续的组合特别有效。
技术实现思路
本专利技术的目的是使得能够根据“相位差-振幅差”、然后根据“振幅差-待施加到基本激光束的相移”的转换的迭代过程，在包括多个频率相同的基本激光束的任何类型的激光器结构中，特别地在已知的采用被分成多个基本激光束的主激光束的MOPA架构(参见例如US6366356)中实现一种用于对基本激光束相位进行光电调整的方法。为此，根据本专利技术，提供了一种用于生成大激光功率的方法，所述大激光功率通过多个频率相同但相位不同的基本激光束被生成，根据该方法：·通过应用矩阵方程M的相位对比滤波将所述基本激光束中的每一个的相对相位转换成光强度水平；·将获得的针对所述基本激光束中的每一个的光强度水平转换成相位校正值；以及·将所述相位校正值分别施加到所述基本激光束，其特征在于：a)从所述基本激光束分别提取构成复数光场的激光束部分，所述激光束部分(pi)构成复数光场(Ai)，所述复数光场(Ai)具有分别与所述激光束部分(pi)源自的所述基本激光束(fi)相同的相对相位并且其中，由所述基本激光束部分pi构成的复数光场(Ai)形成的集合A根据矩阵方程B＝MA被相位对比滤波，以形成与激光束部分的经滤波部分对应的经滤波的复数光场的集合B；b)确定由所述激光束部分在滤波前形成的复数场的强度；c)确定由所述激光束部分在滤波后形成的复数场的强度；d)考虑以下理想情况：基本激光束的全部相对相位是相同的，复数集合A成为仅由在步骤b)确定的强度形成的纯实数集合A理想，并且通过矩阵方程B理想＝MA理想计算对应的经滤波的集合B理想，以确定在该理想的情况下经滤波的复数场的相应的相位；e)在步骤d)计算的相位归因于经滤波的复数场，以形成理论上经滤波的集合Bt，并且通过逆矩阵方程At＝M-1Bt计算相应的滤波前的理论集合At，以确定构成该滤波前的理论集合At的复数光场的相位；以及f)对所述理论集合At的相位的符号取反并将这些符号取反的相位用作相位校正值。因此，借助于本专利技术，为了将目标的相对相位固定到一组激光场，形成了光电反馈回路。该光电反馈回路使得能够进行快速的相位收敛而不干扰激光发射。相位校正修改了经滤波的光束的强度。接下来，迭代进行步骤c)、d)、e)和f)直到获得所述激光束所需的同相水平，或者连续地执行步骤c)、d)、e)和f)以连续地补偿由干扰产生的任何相位缺陷。有利地，相位校正值可以通过大于或等于1的乘法系数进行加权，以优化同相速度。可以通过预先的操作、或者连续地确定由所述激光束部分在滤波前形成的复数场的强度。特别地，当所述基本激光束通过分离主激光束(MOPA结构)而产生时，在所述激光束部分被提取之前对这些基本激光束进行放大是有利的。本专利技术还涉及一种用于生成大激光功率的系统，所述大激光功率通过多个频率相同但相位不同的基本激光束fi被生成，该系统包括：相位对比滤波设备，根据矩阵方程M将所述基本激光束的相对相位转换成光强度水平；转换装置，用于将所述光强度水平转换成相位校正值；以及相位调制器，用于将所述相位校正值施加到所述基本激光束，其特征在于：所述系统包括分束装置，该分束装置用于从所述基本激光束中提取激光束部分；相位对比滤波设备被放置在所述激光束部分的路径上；所述系统包括检测装置，该检测装置用于检测分别在所述相位对比滤波设备的上游和下游的所述激光束部分的强度；以及所述系统包括连接到所述检测装置的计算装置，该计算装置用于计算构成滤波前的所述理论集合At的复数光场的相位，以及通过对所述相位的符号取反并将符号取反的相位作为相位校正值施加到所述相位调制器上。优选地，根据本专利技术的所述系统包括用于放大所述基本光束的放大装置，这些放大装置被放置在所述相位调制器和提取所述基本激光束部分的所述分束装置之间。根据本专利技术的系统还可以包括激光振荡器和分束器，激光振荡器生成主激光束，分束器根据所述主激光束生成所述基本激光束。附图说明附图中的图示将对如何实现本专利技术给出清楚地理解。在这些图中，相同的标记指代相似的元件。图1为根据本专利技术的激光系统的实施例的方框图；图2示意地示出了用于将相位转换成光强度水平的相位对比光学系统的实施例；图3和图4分别以平面图和横截面示出了用于图2的光学系统的滤光元件的实施例；图5和图6示意地示出了图3和图4的滤波元件的动作。具体实施方式图1中示意示出的根据本专利技术的激光系统包括发射主激光束Fm的激光振荡器1。主激光束Fm通过分束器2被分成多个基本激光束fi(其中，i＝1，2，...，n)，该多个基本激光束fi具有与主激光束Fm相同的发射频率。然而，该多个基本激光束fi特别地由于本身的路径差异，而具有不同的相位。在通过各自的放大器3.i进行放大之后，基本激光束fi无相移地通过分束器4.i，分束器4.i首先允许所述基本光束fi的大多数到达所述激光系统的各自的出口5.i，其次，从所述基本激光束fi分别提取激光束部分pi。根据本专利技术，图1的激光系统包括电光同相反馈回路，其包括：-相位对比滤光系统6，接收多个激光束部分pi，该多个激光束部分pi由分束装置4.i从基本激光束fi分别提取并且具有分别与基本激光束fi的相位差相同的相位差，所述滤波系统6将激光束部分pi各自的相对相位转换成光强度水平ΔIi；-光电二极管7.i，在所述激光束部分pi被系统6滤波前分别捕获所述激光束部分pi的强度ai；-光电二极管8.i，在所述激光束部分pi被系统6滤波后分别捕获所述激光束部分pi的强度bi；-计算机9，分别接收光电二极管7.i的强度ai和光电二极管8.i的强度bi并计算用于基本激光束fi的相位校正值；以及-相位调制器10.i，分别被插入基本激光束fi的在放大器3.i的上游的路径中，用于将从计算机9接收的相位校正值施加到所述基本激光束。如图2所示，将基本激光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成大激光功率的方法，所述大激光功率通过多个频率相同但相位不同的基本激光束(fi)被生成，根据所述方法：‑通过应用函数矩阵方程M的相位对比滤波将所述基本激光束(fi)中的每一个的相对相位

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.22 FR 14023781.一种用于生成大激光功率的方法，所述大激光功率通过多个频率相同但相位不同的基本激光束(fi)被生成，根据所述方法：-通过应用函数矩阵方程M的相位对比滤波将所述基本激光束(fi)中的每一个的相对相位转换成光强度水平(ΔIi)；-将获得的针对所述基本激光束(fi)中的每一个的所述光强度水平(ΔIi)转换成相位校正值以及-将所述相位校正值分别施加到所述基本激光束(fi)，其特征在于：a)从所述基本激光束(fi)分别提取激光束部分(pi)，所述激光束部分(pi)构成复数光场(Ai)，所述复数光场(Ai)具有分别与所述激光束部分(pi)源自的所述基本激光束(fi)相同的相对相位并且其中，由所述基本激光束部分pi构成的复数光场(Ai)形成的集合A根据矩阵方程B＝MA被相位对比滤波，以形成与所述激光束部分(pi)的经滤波部分对应的经滤波的复数光场(Bi)的集合B；b)确定由所述激光束部分(pi)在滤波前形成的所述复数场(Ai)的强度(ai)；c)确定由所述激光束部分(pi)在滤波后形成的复数场(Bi)的强度(bi)；d)考虑以下理想情况：所述基本激光束(fi)的全部相对相位是相同的，所述复数集合A成为仅由在步骤b)确定的所述强度(ai)形成的纯实数集合A理想，并且通过矩阵方程B理想＝MA理想计算相应的经滤波的集合B理想，以确定在该理想情况下经滤波的复数场的相应的相位(θi)；e)在步骤d)计算的所述相位(θi)归因于所述经滤波的复数场(Bi)，以形成理论上经滤波的集合Bt，并且通过逆矩阵方程At＝M-1Bt计算相应的滤波前的理论集合At，以确定构成所述滤波前的理论集合At的复数光场的相位以及f)对理论集合At的所述相位的符号取反并将所述符号取反的相位用作相位校正值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，迭代进行步骤c)、d)、e)和f)直到获得所述基本激光束(fi)所需的同相水平。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连续地执行步骤c)、d)、e)和f)以连续地补偿由干扰产生的任何相位缺陷。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，连续地确定由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·克尔梅纳，A·德法尔热·贝泰勒摩，保罗·阿曼德，约尔·拜诺伊什特，大卫·卡贝亚，A·巴塞勒麦，大卫·赛博瑞蒂，让·尤彻·蒙塔涅，
申请(专利权)人：西莱斯激光工业公司，国家科学研究中心，利摩日大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR