本實用新型涉及激光放大器，特別涉及一種新型高效高功率環(huán)形激光放大器。

背景技術：

繼MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）技術之后，以多程放大為代表的新一代激光技術極大地推動了高功率激光裝置的發(fā)展，但依然存在著許多問題。第一，為充分提取介質中的能量，對各級放大注入脈沖能量有著明確的要求；第二，為隔離ASE，多程放大裝置中通常考慮離軸設計，降低了填充因子；第三，現有裝置中，通常使用變口徑、單脈沖單向傳輸放大，放大器儲能提取效率低；第四，全系統結構復雜而冗長，造價昂貴，維護成本高。

因此，需要提出一種新型的激光放大器構型，解決現有激光放大器存在的諸多問題。

技術實現要素：

本實用新型目的是：針對上述現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種新型的高功率激光環(huán)形放大構型。

為實現以上目的，本實用新型的技術方案是：

一種新型高效高功率環(huán)形激光放大器，包括：

第一偏振反射鏡，用于接受注入的激光脈沖，透射該注入激光中脈沖垂直或水平線偏振光，反射水平或垂直線偏振光；

第一激光增益介質，用于放大環(huán)形激光放大器中的激光脈沖；

第一電光開關，用于轉換激光脈沖的線偏振方向；

第一空間濾波器，由第一透鏡、第二透鏡與一個位于兩個透鏡、之間的第一濾波孔闌組成，通過第一空間濾波器，用于濾除光束中的空間調制；

第二激光增益介質，用于第一空間濾波器放大濾波后的激光脈沖；

第二偏振反射鏡，用于透射垂直或水平線偏振光，反射水平或垂直線偏振光；

波前校正器，用于校正環(huán)路內激光脈沖的波前畸變；

第三偏振反射鏡，用于透射垂直或水平線偏振光，反射水平或垂直線偏振光；

第三激光增益介質，用于放大環(huán)形激光放大器中的激光脈沖；

第二電光開關，用于轉換激光脈沖的線偏振方向；

第二空間濾波器，由第三透鏡、第四透鏡與一個位于兩個透鏡、之間的第二濾波孔闌組成，通過第二空間濾波器，用于濾除光束中的空間調制；

第四激光增益介質，用于放大第二空間濾波器濾波后的激光脈沖；

第四偏振反射鏡，用于透射垂直或水平線偏振光，反射水平或垂直線偏振光；

反射鏡，與四塊偏振反射鏡和波前校正器構成環(huán)形光路，使兩個注入脈沖在相同條件下相向傳輸環(huán)形放大。

優(yōu)選的，所述第一、第二空間濾波器的像面與物面首尾相接。

優(yōu)選的，環(huán)形光路總長度與入射脈沖脈寬相匹配。

優(yōu)選的，所述第一、第二電光開關之間距離為環(huán)路有效光傳輸距離的一半。

優(yōu)選的，所述第一、第二電光開關或使用普克爾盒，或使用其他偏振控制器件。

優(yōu)選的，所述第一、第二電光開關其工作模式或使用升壓工作模式，或使用退壓工作模式。

優(yōu)選的，所述第一、第二、第三和第四偏振反射鏡或使用偏振反射鏡，或使用偏振分光鏡，或使用偏振片，或使用其他偏振元器件。

優(yōu)選的，所述第一、第二、第三和第四激光增益介質適用于固體、液體、氣體等任何物態(tài)和性狀的透射型激光增益介質以及泵浦源。

優(yōu)選的，所述第一、第二、第三和第四激光增益介質根據輸出能力的要求或調整增益介質的相關參數，例如增益、數量、長度以及大小等，或調整位置。

優(yōu)選的，所述波前校正器或使用變形鏡，或由反射鏡替代，或使用其他反射式光學元件。

優(yōu)選的，所述反射鏡或使用反射鏡，或使用變形鏡，或使用其他反射式光學元件。

本實用新型專利的優(yōu)點是：

1.本實用新型專利實用新型了適用于任意透射型增益介質的雙脈沖相向傳輸放大、同軸放大激光放大器構型，有效提高了激光增益介質儲能的提取效率；

2.本實用新型專利提出的放大構型，原理上可以實現任意次數的環(huán)形放大，可以有效地控制輸出光束質量，放寬對注入能量的限制；

3.本實用新型專利新型高效高功率環(huán)形激光放大器中的兩個空間濾波器，能夠有效地濾除光束中的空間調制，并且兩個空間濾波器的像面與物面首尾相接，可有效地抑制激光脈沖在腔內傳輸的衍射效應，保持高光束質量的放大；

4.本實用新型采用了環(huán)形結構，使放大器結構更加緊湊。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，

圖1是本實用新型第一實施例提供的新型高效高功率環(huán)形激光放大器的結構示意圖；

圖2是本實用新型第二實施例提供的新型高效高功率環(huán)形激光放大器的結構示意圖；

圖1-2中數字或字母所代表的相應部件的名稱：

1、第一偏振反射鏡；2、第一激光增益介質；3、第一電光開關；4、第一透鏡；5、第一濾波孔闌；6、第二透鏡；7、第二激光增益介質；8、第二偏振反射鏡；9、波前校正器；10、第三偏振反射鏡；11、第三激光增益介質；12、第二電光開關；13、第三透鏡；14、第二濾波孔闌；15、第四透鏡；16、第四激光增益介質；17、第四偏振反射鏡；18、反射鏡；19、第一空間濾波器；20、第二空間濾波器。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。

實施例1

如圖1所示，本實用新型實施例1提供了一種雙脈沖注入的環(huán)形激光放大器的放大方案，其可以在輸出能量最大的情況下，獲得最高放大介質儲能提取效率。所述新型高效高功率環(huán)形激光放大器包括了4個偏振反射鏡、4個激光增益介質、4個透鏡、2個濾波孔闌、2個電光開關、1個波前校正器、1個反射鏡。

第一注入脈沖與第二注入脈沖分別由第一偏振反射鏡1與第四偏振反射鏡17同時注入至環(huán)形激光放大器。

其中第一注入脈沖由第一偏振反射鏡1注入，第一偏振反射鏡1用于透射垂直（或水平）線偏振光，反射水平（或垂直）線偏振光。垂直（或水平）線偏振光經過第一偏振反射鏡1入射至第一激光增益介質2，激光獲得了放大。放大后的垂直（或水平）線偏振光入射至第一電光開關3，電光開關工作，轉變其偏振態(tài)為。水平（或垂直）線偏振光入射至第一空間濾波器19，由兩個透鏡4、6與一個濾波孔闌5組成，通過第一空間濾波器19，將濾除光束中的空間調制。濾波后的激光入射至第二激光增益介質7，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第二偏振反射鏡8，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。激光反射至波前校正器9，校正環(huán)路內激光脈沖的波面相位。校正后的光束反射至第三偏振反射鏡10，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。反射的激光入射至第三激光增益介質11，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第二電光開關12，由于此時電光開關不工作，所以并不改變光束的偏振態(tài)。激光入射至第二空間濾波器20，由兩個透鏡13、15與一個濾波孔闌14組成，通過第二濾波器，將濾除光束中的空間調制。濾波后的激光入射至第四激光增益介質16，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第四偏振反射鏡17，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。激光反射至反射鏡18，反射鏡與四塊偏振反射鏡和波前校正器構成環(huán)路，使注入脈沖在環(huán)路中環(huán)形放大，其中，兩個空間濾波器的像面與物面首尾相接，可有效地抑制激光脈沖在腔內傳輸的衍射效應，保持高光束質量的放大。當激光放大到一定程度時，激光由反射鏡18反射至第一偏振反射鏡1，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。反射后的激光經過第一激光增益介質2，入射至第一電光開關3，此時電光開關3工作，改變環(huán)路內激光偏振態(tài)，再經過第一空間濾波器19與第二激光增益介質7，最后從第二偏振反射鏡8透射輸出。

其中第二注入脈沖由第四偏振反射鏡17注入，第四偏振反射鏡17用于透射垂直（或水平）線偏振光，反射水平（或垂直）線偏振光。垂直（或水平）線偏振光經過第四偏振反射鏡17入射至第四激光增益介質16，激光獲得了放大。放大后的垂直（或水平）線偏振光入射至第二空間濾波器20，由兩個透鏡13、15與一個濾波孔闌14組成，通過第二空間濾波器20，將濾除光束中的空間調制。垂直（或水平）線偏振光濾波后入射至第二電光開關12，轉變其偏振態(tài)。水平（或垂直）線偏振光入射至第三激光增益介質11，激光獲得了放大。放大后的激光入射第三偏振反射鏡10，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。激光反射至波前校正器9，校正環(huán)路內激光脈沖的波面相位。校正后的光束反射至第二偏振反射鏡8，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。反射的激光入射至第二激光增益介質7，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第一空間濾波器19，由兩個透鏡4、6與一個濾波孔闌5組成，通過第一空間濾波器19，將濾除光束中的空間調制。濾波后的激光入射至第一電光開關3，由于此時電光開關不工作，所以并不改變光束的偏振態(tài)，其中。激光入射至第一激光增益介質2，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第一偏振反射鏡1，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。激光反射至反射鏡18，反射鏡與四塊偏振反射鏡和波前校正器構成環(huán)路，使第一注入脈沖與第二注入脈沖在相同條件下相向傳輸環(huán)形放大，其中，兩個空間濾波器的像面與物面首尾相接，可有效地抑制激光脈沖在腔內傳輸的衍射效應，保持高光束質量的放大。當激光放大到一定程度時，激光由反射鏡18反射至第四偏振反射鏡17，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。反射后的激光經過第四激光增益介質16，再經過第二空間濾波器20入射至第二電光開關12，此時電光開關12工作，改變環(huán)路內激光偏振態(tài)，再經過第三激光增益介質11，最后從第三偏振反射鏡10透射輸出。

實施例2

如圖2所示，本實用新型實施例2提供了一種單脈沖注入的環(huán)形激光放大器，其可以獲得最大能量輸出。所述環(huán)形激光放大器包括了4個偏振反射鏡、4個激光增益介質、4個透鏡、2個濾波孔闌、2個電光開關、1個波前校正器、一個反射鏡。

其中第一注入脈沖由第一偏振反射鏡1注入，第一偏振反射鏡1用于透射垂直（或水平）線偏振光，反射水平（或垂直）線偏振光。垂直（或水平）線偏振光經過第一偏振反射鏡1入射至第一激光增益介質2，激光獲得了放大。放大后的垂直（或水平）線偏振光入射至第一電光開關3，電光開關工作，轉變其偏振態(tài)為。水平（或垂直）線偏振光入射至第一空間濾波器19，由兩個透鏡4、6與一個濾波孔闌5組成，通過第一空間濾波器19，將濾除光束中的空間調制。濾波后的激光入射至第二激光增益介質7，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第二偏振反射鏡8，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。激光反射至波前校正器9，校正環(huán)路內激光脈沖的波面相位。校正后的光束反射至第三偏振反射鏡10，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。反射的激光入射至第三激光增益介質11，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第二電光開關12，由于此時電光開關不工作，所以并不改變光束的偏振態(tài)。激光入射至第二空間濾波器20，由兩個透鏡13、15與一個濾波孔闌14組成，通過第二濾波器，將濾除光束中的空間調制。濾波后的激光入射至第四激光增益介質16，激光獲得了放大。放大后的激光入射至第四偏振反射鏡17，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。激光反射至反射鏡18，反射鏡與四塊偏振反射鏡和波前校正器構成環(huán)路，使注入脈沖在環(huán)路中環(huán)形放大，其中，兩個空間濾波器的像面與物面首尾相接，可有效地抑制激光脈沖在腔內傳輸的衍射效應，保持高光束質量的放大。當激光放大到一定程度時，激光由反射鏡18反射至第一偏振反射鏡1，由于此時為水平（或垂直）線偏振光，激光被反射。反射后的激光經過第一激光增益介質2，入射至第一電光開關3，此時電光開關3工作，改變環(huán)路內激光偏振態(tài)，再經過第一空間濾波器19與第二激光增益介質7，最后從第二偏振反射鏡8透射輸出。

具體實施時，所述第一、第二電光開關或使用普克爾盒，或使用其他偏振控制器件。所述第一、第二電光開關其工作模式或使用升壓工作模式，或使用退壓工作模式。所述第一、第二、第三和第四偏振反射鏡或使用偏振反射鏡，或使用偏振分光鏡，或使用偏振片，或使用其他偏振元器件。所述第一、第二、第三和第四激光增益介質適用于固體、液體、氣體等任何物態(tài)和性狀的透射型激光增益介質以及泵浦源。所述第一、第二、第三和第四激光增益介質根據輸出能力的要求或調整增益介質的相關參數，例如增益、數量、長度以及大小等，或調整位置。所述波前校正器或使用變形鏡，或由反射鏡替代，或使用其他反射式光學元件。所述反射鏡或使用反射鏡，或使用變形鏡，或使用其他反射式光學元件。

上述兩個實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。