[發(fā)明專利]一種重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)及其分光方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910926298.1
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110783807B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙研英;耿易星;盧海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/108
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)，所述重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)設(shè)置在啁啾激光脈沖放大系統(tǒng)中，所述啁啾激光脈沖放大系統(tǒng)包括依次連接的振蕩器、展寬器、放大器組和壓縮器；振蕩器產(chǎn)生皮秒或飛秒量級的超短脈沖作為種子光，經(jīng)過展寬器對激光脈沖串進(jìn)行時間展寬后獲得長激光脈沖串，再經(jīng)過放大器組對已經(jīng)展寬的長激光脈沖串進(jìn)行能量放大獲得高能量激光脈沖串，高能量激光脈沖串最后通過壓縮器將激光脈沖的時間尺度壓縮回到種子光的脈寬量級，從而獲得高峰值功率的強場激光脈沖串；放大器組包括第一放大器和第二放大器，其特征在于，所述重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)包括：分光裝置以及第一和第二全能量衰減器；其中，在第一放大器與第二放大器之間放置分光裝置，將激光脈沖串分成第一光束和第二光束；第一光束經(jīng)第二放大器進(jìn)一步被放大，進(jìn)入第一壓縮器；第二光束進(jìn)入第二壓縮器；在第二放大器與第一壓縮器之間設(shè)置第一全能量衰減器，調(diào)節(jié)第一光束的能量；在分光裝置與第二壓縮器之間設(shè)置第二全能量衰減器，調(diào)節(jié)第二光束的能量；分光裝置包括第一格蘭棱鏡、普克爾盒和第二格蘭棱鏡，第一格蘭棱鏡和第二格蘭棱鏡的偏振方向相同，普克爾盒的0電壓狀態(tài)為半波片；頻率為f的激光脈沖串經(jīng)過第一格蘭棱鏡，偏振狀態(tài)與第一格蘭棱鏡一致，頻率不變；調(diào)節(jié)普克爾盒的電壓為半波電壓，普克爾盒施加半波電壓的時間與激光脈沖同步，使得普克爾盒施加半波電壓期間，一個激光脈沖通過普克爾盒，施加到普克爾盒上的半波電壓的重復(fù)頻率為f/n，n為大于1的整數(shù)；在一個周期中，當(dāng)普克爾盒施加半波電壓時，變?yōu)槿ㄆ粋€激光脈沖經(jīng)過普克爾盒的偏振狀態(tài)不變，此時激光脈沖經(jīng)偏振狀態(tài)相同的第二格蘭棱鏡透射，獲得第一光束；接下來n-1個激光脈沖經(jīng)過普克爾盒，此時普克爾盒未施加半波電壓，為半波片，這n-1個激光脈沖偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)π/2，與第二格蘭棱鏡的偏振狀態(tài)垂直，經(jīng)第二格蘭棱鏡反射，獲得第二光束，第一光束與第二光束之間交替輸出，從而實現(xiàn)時域分光；第一光束傳輸?shù)桨悬c，靶點處的回光從靶點傳回分光裝置時，設(shè)置普克爾盒為未施加半波電壓的狀態(tài)，為半波片，回光的偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)π/2，與第一格蘭棱鏡的偏振狀態(tài)垂直，回光從第一格蘭棱鏡反射，從而實現(xiàn)回光隔離。

2.如權(quán)利要求1所述的重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)，其特征在于，普克爾盒需要在激光脈沖到來之前就施加半波電壓，半波電壓持續(xù)時間-普克爾盒比激光脈沖提前施加電壓的時間激光脈寬，并且普克爾盒上升時間＜普克爾盒比激光脈沖提前施加電壓的時間，保證一整個激光脈沖經(jīng)過普克爾盒時，普克爾盒正施加半波電壓。

3.如權(quán)利要求1所述的重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)，其特征在于，第一全能量衰減器和第二全能量衰減器包括m個鏡片，m為偶數(shù)，m個鏡片對稱放置，其中前m/2個鏡片的法線與光束傳輸方向的夾角為θ，后m/2個鏡片的法線與光束傳輸方向的夾角為-θ，光束傳輸方向在鏡片的法線順時針方向為正，光束傳輸方向在鏡片的法線逆時針方向為負(fù)；由于光束傳輸方向與鏡片的法線具有夾角，因此光束經(jīng)過前m/2個鏡片透射后，由于折射，激光經(jīng)前m/2個鏡片透射后的光將偏離原來的入射光位置，再經(jīng)過后m/2個鏡片補償光束的偏移，從而在調(diào)節(jié)光束能量的同時，保證光束的方向和脈沖寬度不變。

4.如權(quán)利要求3所述的重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)，其特征在于，10°＜θ＜45°或-45°＜θ＜-10°。

5.如權(quán)利要求1所述的重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)，其特征在于，所述第一全能量衰減器和第二全能量衰減器具有大于10¹⁰衰減能力，鏡片采用反射率為99％的反射鏡片和/或透射率大于98％的高透鏡片。

6.如權(quán)利要求1所述的重頻啁啾脈沖放大激光時域分光系統(tǒng)，其特征在于，靶點距離分光裝置為s米時，此時，光束從分光裝置傳輸?shù)桨悬c需要s/c，c為光速，打靶處的回光從靶點傳回需要s/c，因此在分光裝置中，將普克爾盒在2s/c-普克爾盒下降時間之內(nèi)從半波狀態(tài)改變回0電壓狀態(tài)，回光反向傳輸經(jīng)過普克爾盒時，設(shè)置普克爾盒的狀態(tài)為半波片，回光偏振旋轉(zhuǎn)π/2，與第一格蘭棱鏡垂直，從而實現(xiàn)回光隔離。