[發(fā)明專(zhuān)利]一種激光波長(zhǎng)周期性變化裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011007156.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112260048B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉厚康;武春風(fēng);李強(qiáng);姜永亮;宋祥;胡阿健;王玉雷;呂亮;胡金萌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢光谷航天三江激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/067
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/067;H01S3/094;H01S3/10
• 代理公司: 北京恒和頓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11014
• 代理人: 王福新

本發(fā)明屬于激光信號(hào)處理領(lǐng)域，并具體公開(kāi)了一種激光波長(zhǎng)周期性變化裝置及方法。脈沖激光源、色散裝置、準(zhǔn)直裝置、時(shí)延裝置、會(huì)聚裝置和逆色散裝置，脈沖激光源用于發(fā)射激光脈沖；色散裝置用于改變激光脈沖中不同波長(zhǎng)激光的出射方向；準(zhǔn)直裝置用于長(zhǎng)出射方向不同、波長(zhǎng)不同的激光準(zhǔn)直成一組平行光束；時(shí)延裝置用于將所述平行光束中的激光進(jìn)行延時(shí)會(huì)聚裝置用于將進(jìn)行延時(shí)后的激光在逆色散裝置處匯聚；逆色散裝置設(shè)于會(huì)聚裝置的焦點(diǎn)處，用于將所述會(huì)聚裝置匯聚后的波長(zhǎng)不同、出射方向也不同的激光合成為一束后出射。本發(fā)明可有效抑制非線性效應(yīng)中聲子的產(chǎn)生，直接從產(chǎn)生機(jī)理上抑制非線性效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)高功率光纖激光器放大所需的高質(zhì)量種子源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光信號(hào)處理領(lǐng)域，更具體地，涉及一種激光波長(zhǎng)周期性變化裝置及方法。

背景技術(shù)

為支撐科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，在科學(xué)研究和工業(yè)制造領(lǐng)域，對(duì)激光系統(tǒng)的亮度提出越來(lái)越高的要求。光纖激光器(包括光纖放大器)具有光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊和電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，在高亮度激光領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是在高功率情況下，單一波長(zhǎng)的光纖激光器受限于非線性效應(yīng)，難以進(jìn)一步提升亮度。人們一般通過(guò)縮短光纖長(zhǎng)度、增大光纖、設(shè)計(jì)特殊的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來(lái)抑制光纖激光器中的非線性效應(yīng)。但這些方法受限于光纖材料的物理特性，存在明顯的天花板，很多技術(shù)由于過(guò)于復(fù)雜，還停留于實(shí)驗(yàn)室階段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種激光波長(zhǎng)周期性變化裝置及方法，其中結(jié)合激光波長(zhǎng)信號(hào)自身的特征及其周期性調(diào)整工藝特點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)計(jì)了激光波長(zhǎng)周期性變化裝置，并對(duì)其關(guān)鍵組件如色散裝置、準(zhǔn)直裝置、時(shí)延裝置、會(huì)聚裝置和逆色散裝置的結(jié)構(gòu)及其具體設(shè)置方式進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，相應(yīng)的，使用色散裝置將準(zhǔn)直平行輸入的寬光譜脈沖激光擴(kuò)展成平行光束組，不同波長(zhǎng)位于不同空間位置，針對(duì)不同空間位置的光束施加對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲，使得平行光束組再次壓縮成一束激光時(shí)，不同波長(zhǎng)的子脈沖在時(shí)序上周期性排列。對(duì)波長(zhǎng)周期性變化后激光束進(jìn)行放大，可有效克服非線性效應(yīng)。因而尤其適用于高功率激光的應(yīng)用場(chǎng)合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種激光波長(zhǎng)周期性變化裝置，包括：脈沖激光源、色散裝置、準(zhǔn)直裝置、時(shí)延裝置、會(huì)聚裝置和逆色散裝置，其中，

所述脈沖激光源用于發(fā)射激光脈沖；

所述色散裝置用于改變所述激光脈沖中不同波長(zhǎng)激光的出射方向；

所述準(zhǔn)直裝置用于長(zhǎng)出射方向不同、波長(zhǎng)不同的激光準(zhǔn)直成一組平行光束；

所述時(shí)延裝置用于將所述平行光束中不同位置、不同波長(zhǎng)的激光進(jìn)行延時(shí)，以使得該平行光束錯(cuò)開(kāi)激光脈沖；

所述會(huì)聚裝置用于將進(jìn)行延時(shí)后的激光在所述逆色散裝置處匯聚；

所述逆色散裝置設(shè)于所述會(huì)聚裝置的焦點(diǎn)處，用于將所述會(huì)聚裝置匯聚后的波長(zhǎng)不同、出射方向也不同的激光合成為一束后出射。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述脈沖激光源發(fā)射的激光脈沖中，單個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間不大于5ns，3dB光譜寬度不小于0.1nm。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述色散裝置為棱鏡、反射式光柵、透射式光柵或體布拉格光柵中的任一種。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述準(zhǔn)直裝置為透鏡或透鏡組合，所述透鏡或透鏡組合的焦點(diǎn)位于所述的色散裝置上。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述時(shí)延裝置的最小延時(shí)量不小于所述脈沖激光源發(fā)射的激光脈沖中單個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述時(shí)延裝置為延時(shí)用光纖、相位板、液晶或一維階梯型透光介質(zhì)中的任一種。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述會(huì)聚裝置為透鏡或透鏡組合，所述透鏡或透鏡組合的焦點(diǎn)位于所述逆色散裝置上，且所述會(huì)聚裝置的焦距與所述準(zhǔn)直裝置的焦距相等。