專利名稱：激光放大用類再生放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光放大裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光放大用類再生放大系統(tǒng)。采用本發(fā)明能對整形光束實現(xiàn)任意多次保形放大，能同時實現(xiàn)高增益放大和大能量輸出。
背景技術(shù)：
激光技術(shù)中，再生放大系統(tǒng)作為一種能實現(xiàn)高增益放大的技術(shù)方案，已獲得廣泛應(yīng)用。但再生放大系統(tǒng)是一種諧振腔結(jié)構(gòu)，由于受模式體積的限制，再生放大系統(tǒng)的最大輸出能量局限在毫焦耳量級。而且該種放大系統(tǒng)中由于存在模式成形過程，輸出的光斑分布由自身結(jié)構(gòu)決定，不能對注入光進行保形傳輸放大。而在很多應(yīng)用場合中，如ICF (InertialConfinement Fusion)激光驅(qū)動器前級放大系統(tǒng)中，為了與后級放大系統(tǒng)相匹配,需要對光束進行高增益保形放大，且需實現(xiàn)大能量輸出。因而需要對再生放大系統(tǒng)進行擴展性應(yīng)用研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種激光放大用類再生放大系統(tǒng)。本發(fā)明的激光放大用類再生放大系統(tǒng)，其特點是:所述的放大系統(tǒng)包括依次連接的光斑整形部分、雙程導(dǎo)入導(dǎo)出部分和循環(huán)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(dǎo)入導(dǎo)出部分用于實現(xiàn)光束注入至循環(huán)放大部分和實現(xiàn)從循環(huán)放大部分輸出光束與注入光束的分離；循環(huán)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(fā)明中的光斑整形部分采用整形光闌，整形光闌將系統(tǒng)注入光進行近場整形，形成所需要的光斑形狀。本發(fā)明中的雙程導(dǎo)入導(dǎo)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(fā)明中的循環(huán)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(guān)、第一增益介質(zhì)、第四反射鏡、第二增益介質(zhì)；第二薄膜偏振片將光束導(dǎo)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(guān)和第二薄膜偏振片共同作用實現(xiàn)光束在循環(huán)放大部分的注入、循環(huán)和導(dǎo)出；光束進入后表面鍍有高反射膜的第一增益介質(zhì)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(zhì)，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(zhì)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(zhì)、激光塑料介質(zhì)或激光陶瓷介質(zhì)。本發(fā)明的激光放大用類再生放大系統(tǒng)中對激光進行放大的增益介質(zhì)為大口徑介質(zhì)，能對特定形狀的大口徑光束進行放大；循環(huán)放大部分內(nèi)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(xiàn)高增益放大和較大能量輸出，最大可為數(shù)焦耳甚至更大；這種放大系統(tǒng)中增益介質(zhì)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(diào)制小，能對光進行均勻放大。本發(fā)明的激光放大用類再生放大系統(tǒng)適用于多種高能量激光系統(tǒng)，能對光束進行任意多次放大，能對增益介質(zhì)中的儲能進行充分提取。相對于通常的MOPA放大系統(tǒng)，可使系統(tǒng)成本大大降低。


圖1是本發(fā)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(guān) 13.第一增益介質(zhì)
14.第四反射鏡15.第二增益介質(zhì)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。圖1是本發(fā)明的實施例的光路示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的激光放大用類再生放大系統(tǒng)包括光斑整形部分、雙程導(dǎo)入導(dǎo)出部分、直線形循環(huán)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(tǒng)注入光進行近場整形，形成所需要的光斑形狀。雙程導(dǎo)入導(dǎo)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(huán)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(guān)12、第一增益介質(zhì)13、第四反射鏡14、第二增益介質(zhì)15。系統(tǒng)注入光為水平偏振態(tài)，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(dǎo)入導(dǎo)出光路,該部分光路能實現(xiàn)注入光和輸出光的分離,光束經(jīng)過法拉第旋光器4后偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，后由λ /2波片5轉(zhuǎn)回來，依舊保持水平偏振態(tài)。水平偏振態(tài)的光束接著由第二薄膜偏振片6導(dǎo)入至循環(huán)放大部分內(nèi)，循環(huán)放大部分內(nèi)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(guān)12、第二薄膜偏振片6共同作用實現(xiàn)光束在循環(huán)腔內(nèi)的注入、腔內(nèi)循環(huán)和導(dǎo)出。光束接下來由后表面鍍有高反射膜的第一增益介質(zhì)13進行放大并反射返回。光束導(dǎo)入階段，電光開關(guān)12上不加高壓，光束往返兩次通過λ/4波片11和電光開關(guān)12后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度；當光束再次返回至第二薄膜偏振片6時，由于偏振態(tài)已轉(zhuǎn)為豎直偏振態(tài)，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(zhì)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(guān)12后，開關(guān)上會立即加上λ/4電壓,此時電光開關(guān)12和λ/4波片11構(gòu)成一個λ /2波片，光束來回兩次通過這兩個元件后偏振態(tài)將不變，這樣光束再次雙程通過電光開關(guān)12和λ /4波片11時，偏振方向?qū)⒈３植蛔?，就可以在腔?nèi)循環(huán)任意多次直到能量放大到所需要的大小時。當需要將光導(dǎo)出時，電光開關(guān)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(guān)12后偏振態(tài)再次旋轉(zhuǎn)90度后經(jīng)第二薄膜偏振片6透射導(dǎo)出。光束經(jīng)過λ /2波片5后偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)45度，緊接著經(jīng)過法拉第旋光器4，偏振態(tài)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)45度而成為豎直偏振態(tài)，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(zhì)13和第二增益介質(zhì)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(guān)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(tǒng)的物面。這樣的物象關(guān)系排布，可實現(xiàn)光束在類再生放大系統(tǒng)內(nèi)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(xiàn)光束的高質(zhì)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(tǒng)的直線形類再生放大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(tǒng)還可以采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，可包含大于I個的4F透鏡組件實現(xiàn)腔的完全像傳遞，增益介質(zhì)也可采用透過工作方式。這些也是本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光放大用類再生放大系統(tǒng)，其特征在于:所述的放大系統(tǒng)包括依次連接的光斑整形部分、雙程導(dǎo)入導(dǎo)出部分和循環(huán)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(dǎo)入導(dǎo)出部分用于實現(xiàn)光束注入至循環(huán)放大部分和實現(xiàn)從循環(huán)放大部分輸出光束與注入光束的分離；循環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的激光放大用類再生放大系統(tǒng)，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(tǒng)注入光進行近場整形，形成所需要的光斑形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光放大用類再生放大系統(tǒng)，其特征在于:所述的雙程導(dǎo)入導(dǎo)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(jù)權(quán)利要求1所述的激光放大用類再生放大系統(tǒng)，其特征在于:所述的循環(huán)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(guān)(12)、第一增益介質(zhì)(13)、第四反射鏡(14)、第二增益介質(zhì)(15);第二薄膜偏振片(6)將光束導(dǎo)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(guān)(12)和第二薄膜偏振片(6)共同作用實現(xiàn)光束在循環(huán)放大部分的注入、循環(huán)和導(dǎo)出；光束進入后表面鍍有高反射膜的第一增益介質(zhì)(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(zhì)(15)，被進一步放大并被反射回原光路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種激光放大用類再生放大系統(tǒng)。所述的放大系統(tǒng)包括依次連接的光斑整形部分、雙程導(dǎo)入導(dǎo)出部分和循環(huán)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(dǎo)入導(dǎo)出部分用于實現(xiàn)光束注入至循環(huán)放大部分和實現(xiàn)從循環(huán)放大部分輸出光束與注入光束的分離；循環(huán)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(fā)明能基于大口徑低增益放大器，實現(xiàn)整形光束的任意多次保形放大，能同時實現(xiàn)高增益放大和大能量輸出，應(yīng)用于復(fù)雜激光裝置中，可大大簡化裝置結(jié)構(gòu)。
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(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)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