專利名稱：激光放大用類再生放大系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于激光放大裝置技術領域，具體涉及一種激光放大用類再生放大系統。采用本發明能對整形光束實現任意多次保形放大，能同時實現高增益放大和大能量輸出。
背景技術：
激光技術中，再生放大系統作為一種能實現高增益放大的技術方案，已獲得廣泛應用。但再生放大系統是一種諧振腔結構，由于受模式體積的限制，再生放大系統的最大輸出能量局限在毫焦耳量級。而且該種放大系統中由于存在模式成形過程，輸出的光斑分布由自身結構決定，不能對注入光進行保形傳輸放大。而在很多應用場合中，如ICF (InertialConfinement Fusion)激光驅動器前級放大系統中，為了與后級放大系統相匹配,需要對光束進行高增益保形放大，且需實現大能量輸出。因而需要對再生放大系統進行擴展性應用研究。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種激光放大用類再生放大系統。本發明的激光放大用類再生放大系統，其特點是:所述的放大系統包括依次連接的光斑整形部分、雙程導入導出部分和循環放大部分；光斑整形部分用于將光束近場整形為所需形狀；雙程導入導出部分用于實現光束注入至循環放大部分和實現從循環放大部分輸出光束與注入光束的分離；循環放大部分用于對整形光束進行任意多次保形傳輸放大。本發明中的光斑整形部分采用整形光闌，整形光闌將系統注入光進行近場整形，形成所需要的光斑形狀。本發明中的雙程導入導出部分包括依次連接的第一反射鏡、第一薄膜偏振片、法拉第旋光器、X /2波片。本發明中的循環放大部分包括第二薄膜偏振片、第一透鏡、第二透鏡、第二反射鏡和第三反射鏡、λ/4波片、電光開關、第一增益介質、第四反射鏡、第二增益介質；第二薄膜偏振片將光束導入，第一透鏡和第二透鏡組成完全成像組件，第一透鏡和第二透鏡焦距相同且共焦放置；穿過第一透鏡和第二透鏡的光束由第二反射鏡和第三反射鏡反射至λ/波片；λ /波片、電光開關和第二薄膜偏振片共同作用實現光束在循環放大部分的注入、循環和導出；光束進入后表面鍍有高反射膜的第一增益介質進行放大并被反射返回；當光束再次達到第二薄膜偏振片時被反射至第四反射鏡，光束接著被反射至后表面鍍有高反射膜的第二增益介質，被進一步放大并反射回原光路。所述整形后的光斑形狀為圓形、方形或其它特殊形狀。所述增益介質的截面形狀為圓形、方形或其它特殊形狀，材料為激光晶體、激光玻璃介質、激光塑料介質或激光陶瓷介質。本發明的激光放大用類再生放大系統中對激光進行放大的增益介質為大口徑介質，能對特定形狀的大口徑光束進行放大；循環放大部分內部存在完全成像傳輸單元，能對大口徑注入光的進行任意多次保形傳輸放大，最終實現高增益放大和較大能量輸出，最大可為數焦耳甚至更大；這種放大系統中增益介質放置在完全成像傳輸單元的物面或像面位置，在這些位置處，光束近場調制小，能對光進行均勻放大。本發明的激光放大用類再生放大系統適用于多種高能量激光系統，能對光束進行任意多次放大，能對增益介質中的儲能進行充分提取。相對于通常的MOPA放大系統，可使系統成本大大降低。
圖1是本發明的實施例的光路示意圖中，1.整形光闌 2.第一反射鏡 3.第一薄膜偏振片 4.法拉第旋光器
5.λ/2波片 6.第二薄膜偏振片 7.第一透鏡 8.第二透鏡9.第二反射鏡 10.第三反射鏡 11.λ/2波片 12.電光開關 13.第一增益介質
14.第四反射鏡15.第二增益介質。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。圖1是本發明的實施例的光路示意圖。如圖1所示，本發明的激光放大用類再生放大系統包括光斑整形部分、雙程導入導出部分、直線形循環放大部分。光斑整形部分采用整形光闌1，整形光闌I將系統注入光進行近場整形，形成所需要的光斑形狀。雙程導入導出部分包括依次連接的第一反射鏡2、第一薄膜偏振片3、法拉第旋光器4、λ /2波片5。循環放大部分包括第二薄膜偏振片6、第一透鏡7、第二透鏡8、第二反射鏡9和第三反射鏡10、λ/4波片11、電光開關12、第一增益介質13、第四反射鏡14、第二增益介質15。系統注入光為水平偏振態，注入光由整形光闌I進行近場整形，整形出所需要的光斑分布，如方形、圓形等，光束隨后進入由第一反射鏡2、第一薄膜偏振片3、法拉第旋光器4、λ /2波片5組成的雙程導入導出光路,該部分光路能實現注入光和輸出光的分離,光束經過法拉第旋光器4后偏振方向旋轉45度，后由λ /2波片5轉回來，依舊保持水平偏振態。水平偏振態的光束接著由第二薄膜偏振片6導入至循環放大部分內，循環放大部分內包括第一透鏡7和第二透鏡8組成的完全成像組件，第一透鏡7和第二透鏡8焦距相同且共焦放置。穿過第一透鏡7和第二透鏡8的光束由第二反射鏡9和第三反射鏡10反射至λ /4波片11，λ /4波片11、電光開關12、第二薄膜偏振片6共同作用實現光束在循環腔內的注入、腔內循環和導出。光束接下來由后表面鍍有高反射膜的第一增益介質13進行放大并反射返回。光束導入階段，電光開關12上不加高壓，光束往返兩次通過λ/4波片11和電光開關12后偏振態旋轉90度；當光束再次返回至第二薄膜偏振片6時，由于偏振態已轉為豎直偏振態，被第二薄膜偏振片6反射至反射鏡14。光束接著被反射至后表面鍍有高反射膜的增益介質15，被進一步放大并反射回原光路。當光束第二次離開電光開關12后，開關上會立即加上λ/4電壓,此時電光開關12和λ/4波片11構成一個λ /2波片，光束來回兩次通過這兩個元件后偏振態將不變，這樣光束再次雙程通過電光開關12和λ /4波片11時，偏振方向將保持不變，就可以在腔內循環任意多次直到能量放大到所需要的大小時。當需要將光導出時，電光開關12上的高壓退掉，光束再往返兩次通過λ/4波片11和電光開關12后偏振態再次旋轉90度后經第二薄膜偏振片6透射導出。光束經過λ /2波片5后偏振態旋轉45度，緊接著經過法拉第旋光器4，偏振態繼續旋轉45度而成為豎直偏振態，后由第一薄膜偏振片3反射而輸出。表面鍍有高反射膜的第一增益介質13和第二增益介質15分別放置在第一透鏡8和第二透鏡7的焦點上，互為物象關系，整形光闌I與第一透鏡7之間的距離為第一透鏡7的焦距，是整個系統的物面。這樣的物象關系排布，可實現光束在類再生放大系統內的完全成像傳輸，從而可真正做到保形傳輸放大而最終實現光束的高質量輸出。上述的實施例只是包含一個4F透鏡組組成的完全成像系統的直線形類再生放大系統的結構及工作原理，并沒有描述所有的可能。實際上，類再生放大系統還可以采用環形結構，可包含大于I個的4F透鏡組件實現腔的完全像傳遞，增益介質也可采用透過工作方式。這些也是本發明所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種激光放大用類再生放大系統，其特征在于:所述的放大系統包括依次連接的光斑整形部分、雙程導入導出部分和循環放大部分；光斑整形部分用于將光束近場整形為所需形狀；雙程導入導出部分用于實現光束注入至循環放大部分和實現從循環放大部分輸出光束與注入光束的分離；循環放大部分用于對整形光束進行任意多次保形傳輸放大。
2.根據權利要求1所述的激光放大用類再生放大系統，其特征在于:所述的光斑整形部分采用整形光闌(1)，整形光闌(I)將系統注入光進行近場整形，形成所需要的光斑形狀。
3.根據權利要求1所述的激光放大用類再生放大系統，其特征在于:所述的雙程導入導出部分包括依次連接的第一反射鏡(2)、第一薄膜偏振片(3)、法拉第旋光器(4)、λ /2波片(5)。
4.根據權利要求1所述的激光放大用類再生放大系統，其特征在于:所述的循環放大部分包括第二薄膜偏振片(6)、第一透鏡(7)、第二透鏡(8)、第二反射鏡(9)和第三反射鏡(10)、λ/4波片(11)、電光開關(12)、第一增益介質(13)、第四反射鏡(14)、第二增益介質(15);第二薄膜偏振片(6)將光束導入，第一透鏡(7)和第二透鏡(8)組成完全成像組件，第一透鏡(7)和第二透鏡(8)焦距相同且共焦放置；穿過第一透鏡(7)和第二透鏡(8)的光束由第二反射鏡(9)和第三反射鏡(10)反射至λ/4波片(11) ; λ/4波片(11)、電光開關(12)和第二薄膜偏振片(6)共同作用實現光束在循環放大部分的注入、循環和導出；光束進入后表面鍍有高反射膜的第一增益介質(13)進行放大并被反射返回；當光束再次達到第二薄膜偏振片(6)時被反射至第四反射鏡(14)，光束接著被反射至后表面鍍有高反射膜的第二增益介質(15)，被進一步放大并被反射回原光路。
全文摘要
本發明提供了一種激光放大用類再生放大系統。所述的放大系統包括依次連接的光斑整形部分、雙程導入導出部分和循環放大部分；光斑整形部分用于將光束近場整形為所需形狀；雙程導入導出部分用于實現光束注入至循環放大部分和實現從循環放大部分輸出光束與注入光束的分離；循環放大部分用于對整形光束進行任意多次保形傳輸放大。本發明能基于大口徑低增益放大器，實現整形光束的任意多次保形放大，能同時實現高增益放大和大能量輸出，應用于復雜激光裝置中，可大大簡化裝置結構。
文檔編號H01S3/081GK103094821SQ20131003799
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者鄧青華, 丁磊, 李明中, 高松, 謝旭東, 唐軍, 盧振華, 羅亦明, 郝欣, 趙潤昌, 董一方 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心