一种改善光束质量的高重频激光器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种改善光束质量的高重频激光器，包括依次设置的泵浦源、光隔离器与SBS脉冲压缩器，泵浦源、光隔离器与SBS脉冲压缩器的中心设置在同一水平线上；泵浦源产生单纵模线性偏振泵浦光，泵浦光首先经过光隔离器，随后传输至SBS脉冲压缩器中生成后向传输的Stokes光，并实现对后向传输的Stokes光能量放大。本实用新型专利技术通过设置带有外循环水域的布里渊产生池保证布里渊介质池内温度相对稳定，消除高重频SBS过程中由于所述布里渊活性介质对光的吸收而产生的大量废热，可以有效避免焦点区域由重复热积累造成的热对流、热透镜、热斑等热效应以及光击穿、自聚焦、自散焦等非线性效应，降低热效应对输出脉冲光束质量的不利影响。影响。影响。

A high repetition rate laser for improving beam quality

【技术实现步骤摘要】
一种改善光束质量的高重频激光器


[0001]本技术涉及激光器领域，尤其涉及一种改善光束质量的高重频激光器。

技术介绍

[0002]亚纳秒脉冲激光系统具有高重复频率和高脉冲能量，在激光雷达、光学探测等领域具有广阔的应用前景。目前，产生亚纳秒脉冲激光的方法包括主被动调Q技术、多纵模脉冲锁模技术和受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering, SBS)脉冲压缩技术。第一种技术可以很容易地产生亚纳秒脉冲激光，但脉冲能量可能不稳定，易出现波前畸变等现象，产生的亚纳秒脉冲的光束质量不够理想。锁模技术可以产生重复频率高达数十兆赫兹的多纵模亚纳秒脉冲，但由于模式竞争导致输出能量极低，多为~nJ，无法满足技术需求。基于SBS的脉冲压缩技术是一种将纳秒的长脉冲转化为亚纳秒脉冲的激光放大手段。这种技术凭借其成本低廉、操作简便、压缩率高等诸多优点成为获取高光束质量的亚纳秒短脉冲的有效方法。基于SBS的脉冲压缩技术可与主振荡功率放大器(master oscillator power amplifier, MOPA)相结合获得具有良好光束质量的高重频大能量亚纳秒脉冲激光。
[0003]限制SBS脉冲压缩技术在高重复频率和高泵浦功率条件下应用的主要问题是热效应和光击穿。在SBS产生放大系统中，被介质吸收的激光能量在产生单元的焦点处转化为热能，焦点处的热对流效应及热透镜效应会引起光束的抖动、弯曲和扭曲，从而影响甚至阻碍SBS的发生。此外，液体介质中的微粒对高能激光的吸收也会导致温度急剧上升，容易引起光击穿效应。上述热效应和光击穿严重影响了SBS脉冲压缩的能量反射率、相位共轭保真度和稳定性。

技术实现思路

[0004]针对传统SBS激光器光击穿与热积累严重影响激光器的稳定性，引起光束的抖动、弯曲和扭曲的技术问题，本技术提出一种改善光束质量的高重频激光器，可以抑制焦点处的热积累，且不影响稳定性，能够有效缓解产生池内的热效应和光击穿效应。
[0005]为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种改善光束质量的高重频激光器，包括依次设置的泵浦源、光隔离器与SBS脉冲压缩器，泵浦源、光隔离器与SBS脉冲压缩器的中心设置在同一水平线上；泵浦源产生单纵模线性偏振泵浦光，泵浦光首先经过光隔离器，随后传输至SBS脉冲压缩器中生成后向传输的Stokes光，并实现对后向传输的Stokes光的脉宽压缩和能量放大。
[0006]所述光隔离器包括依次设置的偏振片Ⅰ、法拉第旋光器和二分之一波片Ⅰ，偏振片Ⅰ、法拉第旋光器与二分之一波片Ⅰ的中心设置在同一水平线上，泵浦光通过偏振片Ⅰ、法拉第旋光器与二分之一波片Ⅰ射入SBS脉冲压缩器。
[0007]所述SBS脉冲压缩器包括依次设置的第一衰减器、第一正透镜、布里渊放大池、第二正透镜和带有外循环水域的布里渊产生池，第一衰减器、第一正透镜、布里渊放大池、第二正透镜与带有外循环水域的布里渊产生池的中心设置在同一水平线上，第二正透镜的焦
点设置在带有外循环水域的布里渊产生池的中心位置。
[0008]所述布里渊放大池与第二正透镜之间设置有第二衰减器，布里渊放大池、第二衰减器与第二正透镜的中心设置在同一水平线上。
[0009]所述第一衰减器包括依次设置的二分之一波片Ⅱ和偏振片Ⅱ，二分之一波片与偏振片Ⅱ的中心设置在同一水平线上，泵浦光由二分之一波片Ⅰ射入二分之一波片Ⅱ。
[0010]所述带有外循环水域的布里渊产生池包括布里渊产生池和外层循环通道，外层循环通道的管体两端由玻璃密封，外层循环通道上设置有至少两个通水口，布里渊产生池设置在外层循环通道内部，泵浦光由第二正透镜射出，经外层循环通道一端的玻璃进入布里渊产生池。
[0011]所述外层循环通道的通水口包括入水口和出水口，入水口设置外层循环通道的中部，出水口设置在外层循环通道的两端。
[0012]所述入水口包括入水口I、入水口II、入水口III和入水口IV设置在布里渊产生池中点位置，出水口包括出水口Ⅰ、出水口Ⅱ、出水口Ⅲ和出水口Ⅳ，出水口Ⅰ与出水口Ⅱ上下对应且设置在布里渊产生池的一端，出水口Ⅲ与出水口Ⅳ上下对应且设置在布里渊产生池的另一端。
[0013]所述布里渊放大池（3
‑
3）与带有外循环水域的布里渊产生池（3
‑
6）内均充满布里渊活性介质。
[0014]本技术的有益效果：本技术通过基于SBS的脉冲压缩技术实现重复频率≥1kHz条件下的亚纳秒短脉冲获取，以及焦耳量级的输出能量。通过设置带有外循环水域的布里渊产生池，利用外层循环通道连接水箱，并注入流动且恒温的水流，保证布里渊介质池内温度相对稳定，以消除高重频SBS过程中由于布里渊活性介质对光的吸收而产生的大量废热，从而有效避免焦点区域由重复热积累造成的热对流、热透镜、热斑等热效应以及光击穿、自聚焦、自散焦等非线性效应，最终降低热效应对输出脉冲光束质量的不利影响。本技术结构简单、稳定性较好，可用于高能量、大口径的大型激光系统中。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为一种改善光束质量的高重频激光器结构示意图。
[0017]图2为SBS脉冲压缩器的结构示意图。
[0018]图3为带有外循环水域的布里渊产生池结构示意图。
[0019]图4为带有外循环水域的布里渊产生池的左视图。
[0020]图中，1为泵浦源，2为光隔离器，3为SBS脉冲压缩器，3
‑
1为第一衰减器，3
‑
2为第一正透镜，3
‑
3为布里渊放大池，3
‑
4为第二衰减器，3
‑
5为第二正透镜，3
‑
6为带有外循环水域的布里渊产生池，4
‑
1为入水口Ⅰ，4
‑
2为入水口Ⅱ，4
‑
3为入水口Ⅲ，4
‑
4为入水口Ⅳ，4
‑
5为出水口Ⅰ，4
‑
6为出水口Ⅱ，4
‑
7为出水口Ⅲ，4
‑
8为出水口Ⅳ。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]如图1所示，一种改善光束质量的高重频激光器，包括依次设置的泵浦源1、光隔离器2与SBS脉冲压缩器3，泵浦源1、光隔离器2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善光束质量的高重频激光器，其特征在于：包括依次设置的泵浦源（1）、光隔离器（2）与SBS脉冲压缩器（3），泵浦源（1）、光隔离器（2）与SBS脉冲压缩器（3）的中心设置在同一水平线上；泵浦源（1）产生单纵模线性偏振泵浦光，泵浦光首先经过光隔离器（2），随后传输至SBS脉冲压缩器（3）中生成后向传输的Stokes光，并实现对后向传输的Stokes光的脉宽压缩和能量放大。2.根据权利要求1所述的改善光束质量的高重频激光器，其特征在于：所述光隔离器（2）包括依次设置的偏振片Ⅰ、法拉第旋光器和二分之一波片Ⅰ，偏振片Ⅰ、法拉第旋光器与二分之一波片Ⅰ的中心设置在同一水平线上，泵浦光通过偏振片Ⅰ、法拉第旋光器与二分之一波片Ⅰ射入SBS脉冲压缩器（3）。3.根据权利要求1或2所述的改善光束质量的高重频激光器，其特征在于：所述SBS脉冲压缩器（3）包括依次设置的第一衰减器（3
‑
1）、第一正透镜（3
‑
2）、布里渊放大池（3
‑
3）、第二正透镜（3
‑
5）和带有外循环水域的布里渊产生池（3
‑
6），第一衰减器（3
‑
1）、第一正透镜（3
‑
2）、布里渊放大池（3
‑
3）、第二正透镜（3
‑
5）与带有外循环水域的布里渊产生池（3
‑
6）的中心设置在同一水平线上，第二正透镜（3
‑
5）的焦点设置在带有外循环水域的布里渊产生池（3
‑
6）的中心位置。4.根据权利要求3所述的改善光束质量的高重频激光器，其特征在于：所述布里渊放大池（3
‑
3）与第二正透镜（3
‑
5）之间设置有第二衰减器（3
‑
4），布里渊放大池（3
‑
3）、第二衰减器（3
‑
4）与第二正透镜（3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨雷，刘福寒，曹晨，岳剑峰，于宇，李凯，吕志伟，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：