[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于受激布里淵散射的非共線串行組束裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810064923.8
• 申請(qǐng)日: 2008-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101320189A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂志偉;王雙義;王雨雷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/35
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/35;H01S3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光的串行組束裝置，屬于光學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光組束是一種通過(guò)對(duì)多束小能量、低功率激光進(jìn)行合成來(lái)獲取大能量、高功率激光輸出的技術(shù)手段。目前在大能量、高功率激光器方面應(yīng)用的多為固體脈沖激光器，現(xiàn)有的組束方法中，在固體脈沖激光器方面多是利用非線性光學(xué)相位共軛原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。非線性光學(xué)相位共軛原理并行組束中主要的一種就是受激布里淵散射(SBS，是一種將前向傳輸光信號(hào)的光功率轉(zhuǎn)移給后向散射光和聲子場(chǎng)的非線性效應(yīng))相位共軛并行組束。在固體脈沖激光器應(yīng)用方面，SBS相位共軛并行組束主要分為重疊耦合并行組束、后向注入種子光并行組束(引自文獻(xiàn)《受激布里淵散射相位共軛組束的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景》，丁迎春，呂志偉，趙曉彥等著.激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2000，37(5)：7-12)和獨(dú)立介質(zhì)池并行組束。

重疊耦合并行組束和后向注入種子光并行組束由于都是把多束激光聚焦在同一個(gè)介質(zhì)池中，系統(tǒng)的負(fù)載集中，在光束數(shù)較多時(shí)，介質(zhì)池中的激光能量過(guò)高，會(huì)帶來(lái)其他的非線性效應(yīng)，并且會(huì)打壞介質(zhì)。因此具有系統(tǒng)的負(fù)載不高，SBS后向反射率較低的缺點(diǎn)。

圖3給出了SBS重疊耦合結(jié)構(gòu)(100)并行組束的原理圖。從激光器(101)輸出的激光被偏振分束板(PBS)(102)分為兩束，其中一束s波通過(guò)45°全反鏡(103)后通過(guò)增益介質(zhì)(108)放大，然后經(jīng)四分之一波片(簡(jiǎn)稱(chēng)QW)(104)后通過(guò)聚焦透鏡(106)進(jìn)入介質(zhì)池(107)。另一束p波經(jīng)過(guò)增益介質(zhì)(109)放大，然后經(jīng)QW(105)后通過(guò)聚焦透鏡(106)進(jìn)入介質(zhì)池(107)。兩束光在介質(zhì)池(107)中由于具有相同的聲波場(chǎng)從而實(shí)現(xiàn)兩束光的相位鎖定。通過(guò)SBS原理后向散射后，s波經(jīng)QW(104)后變?yōu)閜波，然后通過(guò)增益介質(zhì)(108)經(jīng)全反鏡(103)反射后通過(guò)PBS(102)透射輸出；p波經(jīng)QW(105)后變?yōu)閟波，然后通過(guò)增益介質(zhì)(109)后經(jīng)PBS(102)r反射輸出。由于雙光束在介質(zhì)中的重疊耦合相位鎖定，輸出的激光為相干合成輸出。從圖3可以看出，由于重疊耦合結(jié)構(gòu)(100)中多束激光聚焦在同一個(gè)介質(zhì)池中，會(huì)使系統(tǒng)的負(fù)載集中，在光束數(shù)較多時(shí)，介質(zhì)池中的激光能量過(guò)高，會(huì)帶來(lái)其他的非線性效應(yīng)，甚至?xí)驂慕橘|(zhì)。

SBS重疊耦合并行組束是通過(guò)兩束光在介質(zhì)池中相互耦合實(shí)現(xiàn)光束相位的鎖定，受兩光束在介質(zhì)池中的重疊位置，光束間距等影響較大，而且反射率不高。在此基礎(chǔ)上，人們提出了后向注入種子光并行組束模型。圖4給出了SBS后向注入種子光結(jié)構(gòu)(200)并行組束的基本原理。從激光器中分出的另外一束光產(chǎn)生通過(guò)與介質(zhì)池(208)中同樣的介質(zhì)來(lái)產(chǎn)生一束種子光(209)，會(huì)聚在介質(zhì)池(208)中的兩束光通過(guò)外部引出的種子光209來(lái)實(shí)現(xiàn)相位的鎖定。用于組束的兩束光的傳輸過(guò)程與圖3中一致。圖4中201為PBS，202為45°全反鏡，203、204為增益介質(zhì)，205、206為QW，207為聚焦透鏡.。利用后向注入種子光結(jié)構(gòu)(200)進(jìn)行組束的方法，兩束光的相位鎖定實(shí)質(zhì)上是對(duì)種子光相位信息的再現(xiàn)，是種子光的放大過(guò)程，不是相位共軛過(guò)程。同樣這種方法也存在系統(tǒng)負(fù)載集中的問(wèn)題。

針對(duì)前兩種方法負(fù)載不高的特點(diǎn)，韓國(guó)KAIST大學(xué)的Hong?Jin?Kong提出了獨(dú)立介質(zhì)池SBS并行組束(Hong?Jin?Kong，Seong?Ku?Lee，Dong?Won?Lee.Beam?combined?laser?fusion?driver?with?high?power?and?high?repetition?rate?usingstimulated?Brillouin?scattering?phase?conjugation?mirrors?and?self-phase-locking.Laser?and?Particle?Beams，2005，23：55-59)，其特點(diǎn)是，每個(gè)子光束采用一個(gè)獨(dú)立的介質(zhì)池來(lái)實(shí)現(xiàn)相位共軛，使系統(tǒng)的負(fù)載分散，但由于各獨(dú)立介質(zhì)池之間的無(wú)關(guān)，因此需要對(duì)每個(gè)子光束的能量進(jìn)精確的控制。但是，由于此種方法是通過(guò)控制激光束的能量水平來(lái)控制聲波場(chǎng)的產(chǎn)生時(shí)間，因此對(duì)光束的能量穩(wěn)定性要求很高。