[發(fā)明專利]一種用于激光裝置的復(fù)合安全連鎖裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711345253.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN107994445B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許黨朋;王建軍;宗兆玉;田小程;周丹丹;范孟秋;朱娜;張銳;李宏勛;謝亮華
• 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): H01S3/00
• 分類號(hào): H01S3/00;H01S3/1106;H01S5/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 韓雪

本發(fā)明涉及一種用于激光裝置的復(fù)合安全連鎖裝置和方法，屬于激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，所述復(fù)合安全連鎖裝置包括沿著激光信號(hào)傳輸方向通過光纖連接或者自由空間耦合的相位調(diào)制器、光纖分束器、第一光學(xué)開關(guān)和第二光學(xué)開關(guān)，還包括射頻分壓電路、微波檢測模塊、電光轉(zhuǎn)換單元、同步觸發(fā)模塊與第一光學(xué)開關(guān)連接，還包括光譜檢測模塊、電光轉(zhuǎn)換單元、同步觸發(fā)模塊與第二光學(xué)開關(guān)連接。本發(fā)明可以有效地判斷光譜展寬量是否達(dá)到設(shè)定要求，并通過同步觸發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)兩級(jí)光學(xué)開關(guān)的關(guān)斷和暢通，確保安全連鎖機(jī)制可靠運(yùn)行，避免輸出光譜展寬失效時(shí)對(duì)后續(xù)光學(xué)元件的損傷，極大的增強(qiáng)了激光裝置運(yùn)行的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種用于激光裝置的復(fù)合安全連鎖裝置和方法。

背景技術(shù)

大型高功率激光裝置通常采用相位調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)小寬帶光源的產(chǎn)生，以滿足激光裝置抑制大口徑光學(xué)元件橫向受激布里淵散射效應(yīng)(SBS)和光譜譜色散勻滑(SSD)的需求，如美國的NIF激光裝置、ZBL裝置，法國的LMJ激光裝置以及中國的神光系列激光裝置。在激光裝置運(yùn)行過程中，如果單頻激光脈沖經(jīng)相位調(diào)制展寬量大于抑制SBS效應(yīng)所需的帶寬，激光在后續(xù)系統(tǒng)傳輸則是安全的，如果未發(fā)生展寬或者展寬量較小，則不能有效抑制SBS效應(yīng)，對(duì)大口徑光學(xué)元件可能會(huì)造成很大的損傷甚至破壞。因此，為了確保激光裝置運(yùn)行的安全性，需要在激光裝置中加入安全連鎖裝置，即在一定的位置檢測系統(tǒng)的帶寬，將檢測結(jié)果及時(shí)地通過使能信號(hào)，傳輸至后續(xù)的開關(guān)，開關(guān)則完成系統(tǒng)的關(guān)斷與暢通作用。

根據(jù)參考文獻(xiàn)“Peter?J.W,Mark?W.B,Gaylen?V.E,et?al.NIF?injection?lasersystem.Proc.SPIE,5341:146–155,2004”的記載，美國NIF激光裝置的研究人員采用基于單個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的光譜檢測裝置直接對(duì)相位調(diào)制激光脈沖的光譜信息進(jìn)行檢測、判斷，并根據(jù)其檢測結(jié)果控制其下一級(jí)聲光開關(guān)的關(guān)斷與暢通。類似的，根據(jù)文獻(xiàn)“Jolly?A,Gleyze?J?F,Penninckx?D,et?al.Fiber?lasers?integration?for?LMJ[J].C.R.Phys,2006,7(2):,198-212”的記載，法國LMJ激光裝置的研究人員也采用基于單個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的光譜檢測安全連鎖裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)相位調(diào)制激光脈沖的展寬狀態(tài)判別。在實(shí)際使用中，由于窄帶光纖光柵非常精密敏感，容易受到環(huán)境溫度等因素的影響，上述僅僅采用基于單光纖光柵的直接光譜檢測方式有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，影響激光裝置運(yùn)行的安全性可靠性。根據(jù)文獻(xiàn)“Patrick?K.R,Darrell?J.A,Jens?S,et?al.Injection?of?a?PhaseModulated?Source?into?the?Z-Beamlet?Laser?for?Increased?EnergyExtraction.Sand2014-20011”的記載,美國ZBL裝置的研究人員采用一種基于光學(xué)外差探測技術(shù)的光譜檢測安全連鎖裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)相位調(diào)制激光脈沖的光譜展寬狀態(tài)判別，這種裝置的單元模塊構(gòu)成較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，同時(shí)由于需要調(diào)節(jié)的參量較多，不利于大型激光裝置的運(yùn)行維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于激光裝置的復(fù)合安全連鎖裝置和方法，能同時(shí)采用光譜檢測方式和微波檢測方式實(shí)現(xiàn)光譜展寬狀態(tài)的直接和間接檢測，可以有效地判斷光譜展寬量是否達(dá)到設(shè)定要求，并通過同步觸發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)兩級(jí)光學(xué)開關(guān)的關(guān)斷和暢通，確保安全連鎖機(jī)制可靠運(yùn)行，避免輸出光譜展寬失效時(shí)對(duì)后續(xù)光學(xué)元件的損傷，極大的增強(qiáng)了激光裝置運(yùn)行的安全性。

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

一種用于激光裝置的復(fù)合安全連鎖裝置，沿著激光信號(hào)傳輸方向通過光纖或自由空間依次連接有用以實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的光譜展寬的相位調(diào)制器(2)、用以將主激光信號(hào)按比例分成兩束的光纖分束器(3)、用以實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的關(guān)斷和暢通的第一光學(xué)開關(guān)(4)與第二光學(xué)開關(guān)(5)；