[發明專利]一種激光脈沖能量穩定裝置及其能量穩定方法

有效

• 申請號: 201510076966.8
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104617480B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 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;劉勇;劉建國;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

技術領域

本發明涉及激光技術領域，具體而言涉及一種激光脈沖能量穩定裝置及其能量穩定方法。

背景技術

高功率脈沖激光器系統要求種子光源系統產生的激光脈沖不僅具有穩定的能量，還要具有特定的時間波形分布。穩定激光脈沖能量的傳統方法是測量激光脈沖能量并與目標能量比較，根據測試能量與目標能量的差異反饋調整光路上游的控制器或驅動電源。這種方法只能根據當前脈沖的能量起伏校正下一發激光脈沖，如果下一發激光脈沖的起伏規律和尺度與當前測量激光脈沖的起伏規律和尺度不一致時，穩定的效果就會打折扣甚至變差。非同發次的激光脈沖能量穩定技術只能穩定激光脈沖能量的平均值，不能消除激光脈沖發與發之間的能量隨機起伏。

郭小東公開的文獻“光電預偏置激光脈沖穩幅器性能研究”(期刊：強激光與粒子束，1997年)利用激光技術領域的通用器件普克爾盒電光開關與偏振器組成預加動態偏置電壓的光電可變透射率裝置來穩定調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，輸出一個與激光脈沖幅度成線性正比的低壓電脈沖,再經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電極上，高壓放大電路的線性放大區域有限，影響能量控制精度。激光脈沖與高壓脈沖同步到達普克爾盒電光開關，激光脈沖的時間變化會轉化為高壓驅動脈沖的時間變化，進而反過來改變待穩定的激光脈沖時間波形，從而導致時間波形畸變。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種激光脈沖能量穩定裝置及其能量穩定方法，該裝置和方法利用激光脈沖自身的能量起伏，實現對同一發激光脈沖的能量穩定控制，并使激光脈沖的時間波形不發生畸變。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種激光脈沖能量穩定裝置，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、光路傳輸延遲器件、普克爾盒電光開關，所述取樣光路包括分束鏡，所述分束鏡設置于所述種子光源與光路傳輸延遲器件之間，所述普克爾盒電光開關是預先施加電壓的，所述取樣光路還包括光強可調衰減器、光電導開關，所述取樣光路的設置次序依次為：分束鏡、光強可調衰減器、光電導開關，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。

進一步，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、偏振器三，所述主光路按照種子光源產生的激光傳輸路徑依次設置為：光路傳輸延遲器件、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、偏振器三。

進一步，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生的激光傳輸路徑依次設置為：光路傳輸延遲器件、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、全反射鏡。

一種利用如上所述的激光脈沖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，然后種子光源發出激光脈沖，脈沖持續時間為τ，經過所述分束鏡分束成兩束，一束為主激光，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)得到的取樣光先傳輸到光強可調衰減器，經過所述光強可調衰減器的調節后傳輸到光電導開關，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值由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；

(3)所述取樣光脈沖經過之后，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)步驟(1)得到的主激光經過在光路傳輸延遲器件的延遲后，再依次經過偏振器一、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，所述主激光到達普克爾盒電光開關的延遲時間大于取樣光的脈沖持續時間τ，此時，普克爾盒電光開關的電壓在主激光脈沖通過期間恒定在V_PC，然后主激光經偏振器三輸出，主激光能量被調整為E_out，即E_out＝T·E_in，得到能量穩定的激光脈沖，其中