[發明專利]一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置及其能量穩定方法

有效

• 申請號: 201510076780.2
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104617479B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 謝旭東;唐軍;陳驥;朱啟華;黨釗;唐菱;高松;胡東霞;鄭萬國;王正輝;王超;陳遠斌;汪凌芳;陳林;王方;劉建國;劉勇;盧振華
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H01S3/13
• 分類號: H01S3/13
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司11331
• 代理人: 張良

1.一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置，包括主光路和取樣光路，所述主光路包括依次設置的種子光源、普克爾盒電光開關、反射鏡，其特征在于，所述普克爾盒電光開關是預先施加電壓的，所述主光路還包括削波開關，所述主光路按照種子光源發出激光的傳輸路徑依次設置為：普克爾盒電光開關、反射鏡、削波開關，所述取樣光路包括依次設置的光強可調衰減器、耦合器、光電導開關，所述光強可調衰減器設于所述反射鏡的與普克爾盒電光開關相對的一側，所述耦合器與所述光電導開關通過光纖連接，所述光電導開關的兩端分別與普克爾盒電光開關的兩極相連接；

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，所述主光路按照種子光源發出的激光傳輸路徑依次設置為：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、反射鏡、削波開關；

所述的基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置的激光能量穩定方法，包括以下步驟：

(1)所述普克爾盒電光開關預先施加電壓V₀，在普克爾盒電光開關的電極存儲電荷，然后種子光源在發出主脈沖前先發出前綴脈沖，所述前綴脈沖的持續時間為t，所述主脈沖的持續時間為t₁，所述前綴脈沖與主脈沖的時間間隔為t₂，滿足t₁＜t₂，前綴脈沖和主脈沖均沿主光路傳輸，得到主激光的前綴脈沖和主激光的主脈沖，主脈沖激光能量為E_in；

(2)步驟(1)得到的主激光的前綴脈沖傳輸到反射鏡后，透過反射鏡的前綴脈沖成為取樣光的前綴脈沖，被反射回主光路的為主激光的前綴脈沖，所述主激光的前綴脈沖沿主光路第二次傳輸至偏振器一后，通過削波開關削去，所述取樣光的前綴脈沖經過光強可調衰減器的調節和耦合器的耦合后，通過光纖傳輸到光電導開關，使所述光電導開關電阻值由暗阻值降低至亮阻值R_AS，存儲在所述普克爾盒電光開關上的電荷通過電阻值降低的光電導開關泄放，普克爾盒電光開關兩端的電壓由V₀降低至V_PC，即普克爾盒電光開關的實際電壓值其中，C為普克爾盒電光開關的等效電容值，t為前綴脈沖的持續時間；

(3)由于主激光的前綴脈沖與主脈沖存在時間間隔t₂，因此在這段時間間隔內，所述光電導開關的電阻值恢復至暗阻值，存儲在所述普克爾盒電光開關上的電荷不能通過光電導開關泄放，普克爾盒電光開關的電壓恒定在V_PC；

(4)主激光的主脈沖依次經過偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器，傳輸到普克爾盒電光開關，此時，普克爾盒電光開關的電壓在主脈沖通過期間恒定在V_PC，主脈沖經過普克爾盒電光開關后，傳輸到反射鏡，透過反射鏡的主脈沖成為取樣光的主脈沖，被反射回主光路的為主激光的主脈沖，此時，主激光的主脈沖激光能量為0.9E_in，所述主激光的主脈沖在時序關系上處于取樣光的前綴脈沖與取樣光的主脈沖之間，所述主激光的主脈沖第二次通過普克爾盒電光開關，此時，取樣光的主脈沖尚未傳輸到光電導開關，普克爾盒電光開關的電壓在主激光的主脈沖通過期間恒定在V_PC，之后主激光的主脈沖依次傳輸到1/4波相位延遲器、偏振器二、法拉第磁旋光器、偏振器一、削波開關輸出，主激光的主脈沖能量被調整為E_out，即E_out＝0.9T·E_in，得到能量穩定的激光脈沖，其中是主激光兩次通過普克爾盒電光開關的透射率。

2.根據權利要求1所述的一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置，其特征在于，所述反射鏡鍍有反射膜，漏光率為10％。

3.根據權利要求1所述的一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置，其特征在于，通過改變取樣光路光纖的長度，使所述主激光的主脈沖在時序關系上處于取樣光的前綴脈沖與取樣光的主脈沖之間。

4.根據權利要求1所述的一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置，其特征在于，所述普克爾盒電光開關為磷酸二氘鉀電光開關，雙程工作，1/4波電壓為3.5kV，等效電容值C為10pF。

5.根據權利要求1所述的一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置，其特征在于，所述普克爾盒電光開關預先施加電壓V₀為3.5kV，所述透射率T為30-70％。

6.根據權利要求1所述的一種基于前綴脈沖的激光能量穩定裝置，其特征在于，所述光電導開關為砷化鎵光電導開關，暗阻值為兆歐姆數量級，亮阻值為歐姆數量級。