專利名稱：帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及位相共軛激光振蕩放大系統，尤其是一種帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統。
自世界上出現第一臺固體激光以來，為獲得高功率輸出，均采用把激光振蕩器輸出的激光束經過一級或二級放大后直接輸出。
常規的固體激光振蕩放大系統的光束質量受放大級激光介質中的位相畸變影響較大，特別是當激光器在高重復率下運行時，由高重復頻率的閃光燈泵浦在放大級激光介質中產生的熱梯度造成的熱透鏡效應，及光致折射率改變造成的位相畸變，影響輸出激光束質量。同時，在不同的重復率下運行，有不同的熱透鏡焦距，因而造成輸出激光束發散度在大范圍內變化，這對于各種激光應用都是極其有害的。因此為了消除動態熱透鏡效應或其它(例如由晶體不均勻造成的位相畸變)位相畸變，一直是高功率固體激光器的關鍵技術。
本發明的目的是提供一種能夠消除背景技術中動態熱透鏡效應及其它位相畸變，能夠輸出高光束質量的光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是本系統它依次包括激光振蕩器，擴束鏡，法拉第光隔離器，激光放大器，光纖位相共軛鏡。
本發明的工作原理是振蕩器射出的激光經擴束鏡擴束，再經法拉第光隔離器，進入放大器放大后，再經過正透鏡會聚后耦合到光纖內。由于功率密度足夠大，已達到了光纖中受激布里淵散射的閾值，從而產生后向受激布里淵散射，后向反射光經透鏡耦合到激光放大級后被再次放大，然后經法拉第光隔離器前的起偏器輸出，由于光纖位相共軛鏡反射的光與入射光具有位相共軛特性，因此在二次往返通過放大級激光介質后，抵消了由激光介質引入的位相畸變，使輸出激光發散角接近衍射極限，并使光脈沖寬度壓縮到入射光的1/3左右。由于激光包含了多個子脈沖，因此光纖損傷閾值比單脈沖低，在正確耦合的前提下，可在10Hz重復率下運行，以每個脈沖含10個子脈沖計，相當于100Hz準重復率。
本發明與背景技術相比，具有的有益的效果是1.由于光纖位相共軛鏡具有位相共軛特性，因此本系統輸出激光光束具有發散度小，接近衍射極限，光束質量好，不受或少受放大級相位畸變的影響；
2.光纖位相共軛鏡使用方便，無毒、無高壓氣體危險、價格低、受溫度影響小，比用高壓氣體或液體位相共軛鏡更具有競爭力；3.由于采用多級放大、雙程放大，可比振蕩級或單程放大輸出更高的能量，特別是當放大級在高重復率運行時，由于補償了熱透鏡效應，使功率密度大大提高，而更有利于各種激光應用場合。
圖1、本發明的結構示意圖。
下面結合附圖，對本發明作進一步的描述。
如圖1所示，本發明依次包括激光振蕩器1，擴束鏡2，法拉第光隔離器3，激光放大器4，光纖位相共軛鏡5等組成。
激光振蕩器1，包括脈沖氙(Xe)燈泵浦的NdYAG激光腔體10，由5個反射鏡構成的單向環行諧振腔，諧振腔內有布魯斯特角安置的偏振片6，F-P標準具7，Cr4+YAG晶體作被動調Q器件8，光闌9。圖中單向環行諧振腔中的反射鏡M1為45°部分透射反射鏡，其反射率在30～70％間可變，反射鏡M2、M3、M4為45°全反射鏡，反射鏡M5為0°全反射鏡；光闌小孔直徑為0.5mm。振蕩器輸出脈沖能量為2.5mJ的單縱模調Q脈沖序，單脈沖寬度為100～140ns，共有5～10個脈沖，脈沖間隔為10μs。
振蕩器1射出的激光經擴束鏡2擴束到直徑為6mm的光斑，再經過法拉第光隔離器3。光隔離器3包括起偏器11、45°磁光旋轉器12、檢偏器13。使通過光隔離器3后的激光偏振方向旋轉45°，且使后向返回的激光再次通過光隔離器3后與入射到光隔離器3的激光偏振方向互成90°，然而從起偏器11輸出。光隔離器的目的一是作為輸出元件輸出激光束；二是防止反射回的激光耦合到振蕩器而造成干擾。
經過光隔離器3的激光進入激光放大器4，激光放大器4由一個NdYAG激光腔體14組成的一級放大；或激光放大器4，依次包括NdYAG激光腔體14，象傳遞望遠鏡系統15，NdYAG激光腔體16組成的二級放大。采用二級放大時，經級間的象傳遞望遠系統15，以消除退偏現象。
光纖位相共軛鏡5為階躍式多模石英光纖，石英光纖的長度在2m以上，光纖芯徑為100～1000μm，用正透鏡作光入射耦合。放大后的激光束經過正透鏡會聚耦合到光纖內，正透鏡焦距在30～200mm間可變，按光纖數值孔徑及所用激光功率大小而定，以不損壞光纖端面及具有高耦合效率為原則。光纖端面要求平滑，光纖長度和芯徑視使用激光功率而定。
權利要求
1.一種帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統，其特征是它依次包括激光振蕩器[1]，擴束鏡[2]，法拉第光隔離器[3]，激光放大器[4]，光纖位相共軛鏡[5]。
2.根據權利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統，其特征是所述的激光振蕩器[1]，包括脈沖氙燈泵浦的NdYAG激光腔體[10]，由5個反射鏡構成的單向環行諧振腔，諧振腔內有布魯斯特角安置的偏振片[6]，F-P標準具[7]，Cr4+YAG晶體作被動調Q器件[8]，光闌[9]。
3.根據權利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統，其特征是所述的激光放大器[4]，由一個NdYAG激光腔體[14]組成的一級放大。
4.根據權利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統，其特征是所述的激光放大器[4]，依次包括NdYAG激光腔體[14]，象傳遞望遠鏡系統[15]，NdYAG激光腔體[16]組成的二級放大。
5.根據權利要求1所述的帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統，其特征是所述的光纖位相共軛鏡[5]為階躍式多模石英光纖，石英光纖的長度在2m以上，光纖芯徑為100～1000μm，用正透鏡作光入射耦合。
全文摘要
一種帶光纖位相共軛鏡的激光振蕩放大系統,它依次包括激光振蕩器,擴束鏡,法拉第光隔離器,激光放大器,光纖位相共軛鏡。該系統輸出光束發散度小,接近于衍射極限,光束質量好,不受或少受放大級相位畸變的影響;采用多級放大、雙程放大能輸出更高的能量,特別是當放大級在高重復率運行時,補償了熱透鏡效應,使功率密度大大提高,而更有利于各種激光應用的場合。
文檔編號H01S3/06GK1186363SQ9712562
公開日1998年7月1日 申請日期1997年12月24日 優先權日1997年12月24日
發明者陳軍, 邱文法, 包成芳 申請人:浙江大學