一种基于角度分离的反激光隔离方法技术

本发明专利技术涉及一种原光路返回激光的隔离方法。该方法采用波片或旋光器件改变反激光相对入射光的偏振态，然后利用晶体双折射的特点，配合其自身的楔角设计，使原光路返回的激光发生角度变化，再通过空间滤波器等具有角度分离的器件对反激光进行隔断，从而实现原光路返回激光的隔离。

An anti laser isolation method based on angle separation

The invention relates to an isolation method for an original light path return laser. This method adopts wave plate or rotatory device change the anti laser relative to the incident light polarization state, and then use the characteristics of crystal birefringence, with the design of its own wedge angle, so that the original laser optical path of a return the change of angle, through the spatial filter device with angle separation of anti laser to cut off, so as to achieve the original isolation optical return laser.

【技术实现步骤摘要】
一种基于角度分离的反激光隔离方法
本专利技术属于高功率激光与靶相互作用的领域，具体涉及一种隔离沿原光路返回的反激光的方法。
技术介绍
在高功率激光与物质相互作用的实验中，聚焦打靶焦点位置产生的反激光沿原光路返回，具有天然的自准直特点。由光路可逆原理可知，反激光会传输至前级系统。对于基频打靶的装置，基频反激光还会在放大器中进一步逆向放大，其能量极易超过光学元件的阈值，威胁激光驱动器的安全，该效应会大大限制高功率激光器的基频打靶输出性能。因此，抑制沿原光路返回的反激光具有重要的研究意义。抑制反激光的常见方法有以下两种：一是门控结合选偏的方法，如电光开关结合偏振片的选偏隔离；二是利用非线性过程，如采用倍频打靶等。上述方法各有优缺点，如在大口径光路中，门控结合选偏的方法中的大口径偏振片的加工难度极大，且其隔离能力有限，一般仅有100倍；且它与电光开关结合起来，光学元件厚度较大，这会增大激光系统的B积分，从而造成光学元件损伤风险。采用倍频或其它非线性过程产生的光源一方面会改变激光的波长，这会影响激光打靶的效果，另一方面非线性过程的效率一般较低，会有较大的损耗。综上所述，需要一种更加灵活简洁且隔离效率高的光束隔离方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种隔离沿原光路返回激光的方法。采用本专利技术可以非常高效地抑制激光打靶中原光路返回的激光。本专利技术的技术解决方案是：采用波片或旋光器件改变反激光相对入射光的偏振态，采用晶体楔板代替目前加工难度极大的大口径偏振片，利用晶体楔板对不同偏振光的折射率不同，实现反激光的角度分离，再通过空间滤波器等具有角度分离的器件对反激光进行隔断，从而实现反激光的隔离。具体的，一种基于角度分离的反激光隔离方法，包括以下步骤：a.反激光的偏振态旋转沿原光路返回的反激光(5)将传输通过1/4波片(11)，调节1/4波片的光轴实现反激光(6)相对主激光(3)的偏振态旋转；b.反激光相对主激光传输方向的改变通过1/4波片(11)的反激光(6)将传输通过楔形晶体(10)，楔形晶体的楔角使反激光(7)的传输方向相比主激光(2)的反方向发生偏离；进一步的，所述方法还可以包括步骤c.反激光的隔断反激光(7)进一步传输到空间滤波器中(9)，空间滤波器的小孔板(12)将反激光隔断(14)。2.根据权利要求1所述的反激光隔离方法，其特征在于所述楔形晶体采用下列方法确定它的楔角：楔形晶体的光轴沿楔角方向，楔角大小由关系式(1)确定：其中θ0为反激光需分离的角度，ne为楔形晶体的非寻常光e光折射率，no为楔形晶体寻常光o光的折射率。本专利技术的技术效果：本专利技术采用两块元件便可非常高效地隔离同偏振态的反激光。相比传统的偏振片结合电光开关的方式，它不仅降低了光学元件的加工难度和光束通过光学元件的总厚度，从而可以降低高功率激光器的系统B积分，可有效地降低光学元件的损伤风险；同时可进一步增强隔离效果，预计隔离能力可达105倍以上。附图说明图1是本专利技术“一种基于角度分离的反激光隔离方法”的总体光路结构关系示意图。图2是本专利技术所涉及的两块晶体的光轴与光束偏振方向的关系示意图。其中，1-入射主激光(偏振沿y方向)，2-通过空间滤波器的主激光(偏振沿y方向)，3-通过楔形晶体的主激光(偏振沿y方向)，4-通过1/4波片的主激光(圆偏振光)，5-激光与物质相互作用形成的反激光(圆偏振光)，6-通过1/4波片的反激光(偏振沿x方向)，7-通过楔形晶体的反激光(偏振沿x方向)，8-进入空间滤波器的反激光(偏振沿x方向)，9-空间滤波器，10-楔形晶体，11-1/4波片，12-空间滤波器小孔板，13-主激光滤波小孔，14-反激光在小孔板上的弹道点，15-打靶透镜，16-靶面。具体实施方式以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不限定本专利技术。本实例中采用楔形晶体、1/4波片和空间滤波器小孔板完成原光路返回激光的隔离。图1中左侧注入的主激光的偏振方向沿y方向，经过空间滤波器后，其偏振方向不变。楔形晶体的光轴沿y方向，楔角为θ，也沿y方向，因此主激光相对该楔形晶体为寻常光(o光)，其折射率为no，主激光通过楔形晶体的偏折角为(no-1)θ，偏振方向仍然沿y方向。1/4波片为平板晶体，其光轴在x-y平面，与y方向成45°，主激光经过该晶体后传输方向不变，偏振态变为圆偏振。经过1/4波片的激光将继续向后传输完成打靶，靶面产生的反激光沿原光路返回，具有天然极佳的准直特点，且其偏振态保持与入射激光相同为圆偏振光，反激光反向传输经过1/4波片，偏振态变换为x方向，传输方向精准地沿入射线路返回。沿x方向偏振的反激光继续传输经过楔形晶体，反激光相对该楔形晶体为非寻常光(e光)，其折射率为ne，反激光通过楔形晶体的偏折角为(ne-1)θ，偏振方向仍然沿x方向，相对该位置初始的入射光方向，反激光形成了(ne-no)θ的偏离角。反激光继续反向传输，在空间滤波器小孔位置，相比入射光的孔中心，反激光的焦点形成(ne-no)θf的偏离，在该位置设置吸收体，便可隔断反激光，完成对原路返回反激光的隔离。以惯性约束聚变的大型激光装置的基频打靶为例给出一组典型参数。主激光的波长为1053nm，光束口径360mm；楔形晶体的材料为KDP晶体，晶轴沿y方向，其对应的ne和no分别为1.45和1.41，分离角不小于400λ/D，楔角选择为1.6°。综上所述，本专利技术提供一种隔离原光路返回激光的方法，能够实现激光打靶中原光路返回激光的隔离。本专利技术为高功率激光基频打靶提供了技术指导，同时在激光器的自激抑制中也有应用前景。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于角度分离的反激光隔离方法，其特征在于包括以下步骤：a.反激光的偏振态旋转沿原光路返回的反激光(5)将传输通过1/4波片(11)，调节1/4波片的光轴实现反激光(6)相对主激光(3)的偏振态旋转；b.反激光相对主激光传输方向的改变通过1/4波片(11)的反激光(6)将传输通过楔形晶体(10)，楔形晶体的楔角使反激光(7)的传输方向相比主激光(2)的反方向发生偏离。

【技术特征摘要】
1.一种基于角度分离的反激光隔离方法，其特征在于包括以下步骤：a.反激光的偏振态旋转沿原光路返回的反激光(5)将传输通过1/4波片(11)，调节1/4波片的光轴实现反激光(6)相对主激光(3)的偏振态旋转；b.反激光相对主激光传输方向的改变通过1/4波片(11)的反激光(6)将传输通过楔形晶体(10)，楔形晶体的楔角使反激光(7)的传输方向相比主激光(2)的反方向发生偏离。2.根据权利要求1所述的反激光隔离方法，其特征在于所述楔形晶体采...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵润昌，李平，王伟，靳赛，陈文棋，周丽丹，李志军，李天恩，梁樾，黄醒，李森，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51