[發(fā)明專利]一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置及其能量穩(wěn)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510076777.0
• 申請(qǐng)日: 2015-02-13
• 公開（公告）號(hào): CN104659647B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝旭東;陳驥;唐軍;黨釗;高松;唐菱;朱啟華;胡東霞;鄭萬國;王正輝;王超;陳遠(yuǎn)斌;汪凌芳;陳林;丁磊;劉建國;劉勇;盧振華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號(hào): H01S3/13
• 分類號(hào): H01S3/13;H01S3/136
• 代理公司: 北京康盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11331
• 代理人: 張良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置及其能量穩(wěn)定方法。

背景技術(shù)

通常脈沖激光器系統(tǒng)的泵浦脈沖寬度在微秒量級(jí)，而激光脈沖的寬度在納秒量級(jí)，或者更短。因此，在一次泵浦過程中，被放大的激光脈沖(主脈沖)與位于其前數(shù)十納秒處的脈沖(前綴脈沖)具有相同的不穩(wěn)定特征，可視為同一發(fā)激光。

穩(wěn)定激光脈沖能量的傳統(tǒng)方法是測(cè)量激光脈沖能量并與目標(biāo)能量比較，根據(jù)測(cè)試能量與目標(biāo)能量的差異反饋調(diào)整光路上游的控制器或驅(qū)動(dòng)電源。這種方法只能根據(jù)當(dāng)前脈沖的能量起伏校正下一發(fā)激光脈沖，如果下一發(fā)激光脈沖的起伏規(guī)律和尺度與當(dāng)前測(cè)量激光脈沖的起伏規(guī)律和尺度不一致時(shí)，穩(wěn)定的效果就會(huì)打折扣甚至變差。非同發(fā)次的激光脈沖能量穩(wěn)定技術(shù)只能穩(wěn)定激光脈沖能量的平均值，不能消除激光脈沖發(fā)與發(fā)之間的能量隨機(jī)起伏。

郭小東公開的文獻(xiàn)“光電預(yù)偏置激光脈沖穩(wěn)幅器性能研究”(期刊：強(qiáng)激光與粒子束，1997年)利用激光技術(shù)領(lǐng)域的通用器件普克爾盒電光開關(guān)與偏振器組成預(yù)加動(dòng)態(tài)偏置電壓的光電可變透射率裝置來穩(wěn)定調(diào)Q激光脈沖幅度。其利用快速光電取樣門獲得激光脈沖取樣信號(hào)，輸出一個(gè)與激光脈沖幅度成線性正比的低壓電脈沖,再經(jīng)線性電脈沖高壓放大器放大成高壓電脈沖加載到普克爾盒電光開關(guān)電極上，高壓放大電路的線性放大區(qū)域有限，影響能量控制精度。激光脈沖與高壓脈沖同步到達(dá)普克爾盒電光開關(guān)，激光脈沖的時(shí)間變化會(huì)轉(zhuǎn)化為高壓驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)間變化，進(jìn)而反過來改變待穩(wěn)定的激光脈沖時(shí)間波形，從而導(dǎo)致時(shí)間波形畸變。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置及其能量穩(wěn)定方法，該裝置和方法利用前綴脈沖的能量起伏實(shí)現(xiàn)對(duì)主激光脈沖的能量穩(wěn)定控制，具有同發(fā)穩(wěn)定的特征，并使主激光脈沖的時(shí)間波形不發(fā)生畸變。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置，包括主光路和取樣光路，所述主光路包括依次設(shè)置的種子光源、普克爾盒電光開關(guān)，所述取樣光路包括分束鏡，所述分束鏡設(shè)于所述種子光源和普克爾盒電光開關(guān)之間，所述普克爾盒光電導(dǎo)開關(guān)是預(yù)先施加電壓的，所述主光路還包括削波開關(guān)，所述取樣光路還包括光強(qiáng)可調(diào)衰減器、光電導(dǎo)開關(guān)，所述取樣光路的設(shè)置次序依次為：分束鏡、光強(qiáng)可調(diào)衰減器、光電導(dǎo)開關(guān)，所述光強(qiáng)可調(diào)衰減器與光電導(dǎo)開關(guān)通過光纖連接，所述光電導(dǎo)開關(guān)的兩端分別與普克爾盒電光開關(guān)的兩極相連接。

進(jìn)一步，所述主光路還包括偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器、全反射鏡，所述主光路按照種子光源產(chǎn)生的激光傳輸路徑依次設(shè)置為：削波開關(guān)、偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器、普克爾盒電光開關(guān)、全反射鏡。

進(jìn)一步，所述主光路還包括偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器、全反射鏡，所述主光路按照種子光源產(chǎn)生的激光傳輸路徑依次設(shè)置為：偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器、普克爾盒電光開關(guān)、全反射鏡、削波開關(guān)。

另，本發(fā)明還提供一種利用如上所述的基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置的激光能量穩(wěn)定方法，包括以下步驟：

(1)所述普克爾盒電光開關(guān)預(yù)先施加電壓V₀，在普克爾盒電光開關(guān)的電極存儲(chǔ)電荷，然后種子光源在發(fā)出主脈沖前先發(fā)出前綴脈沖，所述前綴脈沖的持續(xù)時(shí)間為t，所述主脈沖的持續(xù)時(shí)間為t₁，所述前綴脈沖與主脈沖的時(shí)間間隔為t₂，滿足t₁＜t₂，前綴脈沖和主脈沖先后經(jīng)過所述分束鏡分束成兩束，一束為主激光，主激光的主脈沖激光能量為E_in，另一束為取樣光，主激光沿主光路傳輸，取樣光沿取樣光路傳輸；

(2)步驟(1)得到的取樣光的前綴脈沖先傳輸?shù)焦鈴?qiáng)可調(diào)衰減器，經(jīng)過所述光強(qiáng)可調(diào)衰減器的調(diào)節(jié)后，通過光纖傳輸?shù)焦怆妼?dǎo)開關(guān)，使所述光電導(dǎo)開關(guān)電阻值由暗阻值降低至亮阻值R_AS，存儲(chǔ)在所述普克爾盒電光開關(guān)上的電荷通過電阻值降低的光電導(dǎo)開關(guān)泄放，普克爾盒電光開關(guān)兩端的電壓由V₀降低至V_PC，即普克爾盒電光開關(guān)的實(shí)際電壓值其中，C為普克爾盒電光開關(guān)的等效電容值，t為前綴脈沖的持續(xù)時(shí)間；