[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410000697.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN103779779A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉崇;劉斌;王毅;項(xiàng)震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/13
• 分類號(hào): H01S3/13
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于包括第一泵浦源（1）、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（2）、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（3）、第一雙色鏡（4）、第一激光增益介質(zhì)（5）、諧振腔高反鏡（6）、諧振腔輸出鏡（7）、4f成像系統(tǒng)第一透鏡（8）、4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）、第二泵浦源（10）、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（11）、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（12）、第二雙色鏡（13）、第三泵浦源（14）、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（15）、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（16）、第三雙色鏡（17）、第二激光增益介質(zhì)（18）、第四泵浦源（19）、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（20）、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（21）、第四雙色鏡（22）；第一泵浦源（1）、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（2）、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（3）、第一雙色鏡（4）、第一激光增益介質(zhì)（5）、第二雙色鏡（13）、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（12）、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（11）、第二泵浦源（10）順次相連，第三泵浦源（14）、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（15）、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（16）、第三雙色鏡（17）、第二激光增益介質(zhì)（18）、第四雙色鏡（22）、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（21）、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（20）、第四泵浦源（19）順次相連，在第一雙色鏡（4）與第三雙色鏡（17）之間放置有諧振腔高反鏡（6），第二雙色鏡（13）與第四雙色鏡（22）之間順次放置有諧振腔輸出鏡（7）、4f成像系統(tǒng)第一透鏡（8）、4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的諧振腔高反鏡（6）對(duì)激光的反射率大于99.5%，諧振腔輸出鏡7對(duì)激光的反射率為10%~90%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的第一激光增益介質(zhì)（5）和第二激光增益介質(zhì)（18）為摻雜型激光材料，摻雜型激光材料為Nd:YVO₄晶體或Nd:YAG晶體。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（2）與第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（3）、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（11）與第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（12）、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（15）與第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（16）以及第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡（20）與第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡（21）兩透鏡的焦距比例為1:1?~?1:3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的第一雙色鏡（4）和第二雙色鏡（13）以及第三雙色鏡（17）和第四雙色鏡（22）與光路呈45°放置，第一雙色鏡（4）和第二雙色鏡（13）以及第三雙色鏡（17）和第四雙色鏡（22）對(duì)諧振激光的反射率大于99.5%，并且對(duì)泵浦激光的反射率小于5%。

6.一種采用如權(quán)利要求1所述裝置的實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于它的步驟如下：

1)在激光振蕩器內(nèi)部的激光光束，其波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)在不同位置處具有不同的分布，通過調(diào)節(jié)諧振腔高反鏡（6）與第一激光增益介質(zhì)（5）的距離L1和第一激光增益介質(zhì)（5）與諧振腔輸出鏡（7）的距離L2，滿足L1為L(zhǎng)2的3~5倍，實(shí)現(xiàn)在第一激光增益介質(zhì)（5）的下端面處，進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)（5）的光束波前為負(fù)球差；

2)激光振蕩器輸出的光束進(jìn)入由4f成像系統(tǒng)第一透鏡（8）、4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）組成的4f成像系統(tǒng)，4f成像系統(tǒng)第一透鏡（8）和4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）的焦距為f，其中諧振腔輸出鏡（7）與4f成像系統(tǒng)第一透鏡（8）的距離為L(zhǎng)3，4f成像系統(tǒng)第一透鏡（8）與4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）的距離為L(zhǎng)4，4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）與第二激光增益介質(zhì)（18）的距離為L(zhǎng)5+L6，其中L4?=?2×f，L5?=?L3?=?f，L6?=?L2，?4f成像系統(tǒng)將諧振腔輸出鏡（7）處的光束A成像在距4f成像系統(tǒng)第二透鏡（9）外側(cè)L5的光束B處，光束A與光束B的光強(qiáng)和相位完全一致；光束A經(jīng)過4f成像系統(tǒng)后傳播L6距離之后到達(dá)激光放大器中第二激光增益介質(zhì)（18）的下端面處，光束波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)與第一激光增益介質(zhì)（5）的下端面處進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)（5）的光束的光強(qiáng)和相位完全一致；

3)光束經(jīng)過第二激光增益介質(zhì)（18）后，光束波前的負(fù)球差被第二激光增益介質(zhì)（18）中熱透鏡效應(yīng)的正球差所補(bǔ)償，通過調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)（18）中的泵浦功率，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)中正球差效應(yīng)的強(qiáng)弱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束波前球差的完全補(bǔ)償。