[實用新型]一種基于往返探測的腔內傾斜像差主動補償裝置

有效

• 申請號: 201520560927.0
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN204858264U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 范國濱;蔡海動;尚建力;于益;吳晶;安向超
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01S3/136
• 分類號: H01S3/136
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本實用新型涉及的是激光器技術領域，尤其是一種基于往返探測的腔內傾斜像差主動補償裝置。

背景技術

在激光器工作時腔內各種擾動，如增益密度的非對稱分布、工作物質、腔鏡熱變形、裝夾機構變形及環境氣體熱對流等均會導致諧振腔光軸傾斜，從而影響腔模式分布，將直接帶來輸出功率和輸出光束質量的下降。更嚴重的，腔內傾斜的出現會改變激光模式，造成激光器熱分布不均，熱分布不均又會產生新的傾斜，使腔難于穩定。動態的傾斜會給激光器的調試帶來困難，特別是在失調靈敏度較高的非穩腔激光器中，傾斜像差的影響更加明顯，嚴重影響激光輸出功率和輸出光束質量。

為了改善腔內傾斜像差對激光器帶來的不利影響，可以從三個方面入手。第一個方面是盡可能的降低和避免引入腔內傾斜像差，具體包括采用高速流動的低壓氣體增益介質或采用非約束封裝且均勻冷卻的固體介質、提高泵浦均勻性、增強支架穩定性、降低環境熱擾動等，但是受限于工藝技術水平和應用需求，很多情況下腔內傾斜像差不能完全消除；第二種方法則是選用失調靈敏度低的腔型，但這種腔型往往基模體積小，無法獲得高光束質量的激光輸出，具有一定局限性；第三個方面是采用主動傾斜補償，本實用新型也屬于這一范疇。

常見的主動傾斜補償方法均是基于輸出功率最大值、單程測量波面傾斜信息等進行主動補償。對于腔內傾斜像差不大的激光器，往往使用基于輸出功率極值調節腔鏡補償傾斜，這種方法具有很強的盲目性，無法建立二維的閉環機制，容易因局部極值點影響最終補償結構，且響應速度慢、頻率低，難于用于傾斜隨時間變化或抖動的諧振腔。在使用基于單程測量的傾斜補償時，因為腔內存在傾斜像差不僅會帶來光軸的傾斜還會帶來光瞳的偏移，補償后沿光軸傳輸但光瞳偏移的光束被帶有曲率的腔鏡反射后會引入新的傾斜，因此在單程探測補償中，需要使用雙折鏡關聯補償，其控制及算法復雜、不易控制、難于實現。

實用新型內容

本實用新型的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種基于往返探測的腔內傾斜像差主動補償裝置的技術方案，該方案采用補償折鏡校正諧振腔腔內傾斜像差，能夠對各種類型增益介質的激光器，穩腔以及非穩腔激光器進行腔內傾斜像差補償，激光器可為連續激光器也可為脈沖型激光器，具有較強的通用性和普適性。此外，該裝置諧振腔內插入元件少、插入損耗小，對腔內元件偏振特性無要求。同時，該裝置實現容易、設計靈活、成本低、調試方便。

本方案是通過如下技術措施來實現的：

一種基于往返探測的腔內傾斜像差主動補償裝置，包括有第一腔鏡、第二腔鏡、校正元件、傾斜元件、探測光源、探測光導出鏡、探測光導入鏡、遠場探測器、聚焦鏡、校正元件控制器；第一腔鏡、第二腔鏡、校正元件和傾斜元件組成激光諧振腔；第一腔鏡和第二腔鏡相對設置在激光諧振腔的兩端且與激光光軸垂直；校正元件和傾斜元件設置在第一腔鏡和第二腔鏡之間；探測光導入鏡和探測光導出鏡設置在激光諧振腔內；探測光導入鏡能夠將探測光光源發出的探測光導入激光諧振腔；探測光導出鏡能夠將激光諧振腔中的探測光導出到聚焦鏡后射入遠場探測器；遠場探測器設置在聚焦鏡的焦面上；探測光導入鏡和探測光導出鏡均為平面鏡且一面鍍有針對激光的増透膜和針對探測光的部分反射膜，另一面鍍有針對激光的増透膜和針對探測光的増透膜，激光光軸穿過探測光導入鏡和探測光導出鏡且光軸與鏡面之間有一定夾角，激光通過探測光導入鏡和探測光導出鏡時傳輸方向不發生變化；探測光的波長與激光諧振腔內的激光波長不一致；校正元件控制器能夠根據遠場探測器接收的光斑信號控制校正元件對激光諧振腔內的傾斜相差進行校正；校正元件為補償折鏡；探測光在探測光導入鏡前的曲率半徑與激光諧振腔內的激光相匹配。

作為本方案的優選：遠場探測器為遠場CDD或四象限儀。

作為本方案的優選：激光諧振腔中還包括有耦合輸出鏡。

作為本方案的優選：第一腔鏡為平面鏡或凹面鏡，其鏡面鍍有針對激光波長的高反膜或部分反射膜。

作為本方案的優選：第二腔鏡為平面鏡或凹面鏡，其鏡面鍍有針對激光波長的高反膜或部分反射膜。

作為本方案的優選：傾斜元件為具有傾斜像差的反射型增益介質或具有傾斜像差的透射型增益介質。

作為本方案的優選：校正元件的數量為一個或多個且能夠放置在激光諧振腔內的任意位置。

作為本方案的優選：傾斜元件包括但不限于激光增益介質；增益介質為固體材料或氣體材料，介質類型為透射型或反射型。