[發明專利]單口徑同軸輸出高功率相干脈沖激光源

有效

• 申請號: 202110410583.5
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113131326B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 韓凱;崔文達;劉澤琳;黃漢長;宋長青;陳磊;胡帥;王彥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11;H01S3/13;H01S3/139
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

本發明提出一種單口徑同軸輸出高功率相干脈沖激光源，包括：種子源、光學斬波器、分束反射轉盤、激光放大模塊、合束反射轉盤和時序控制模塊，分束反射轉盤和合束反射轉盤結構相同且鏡像對稱設置；激光放大模塊包括N個激光放大器，時序控制模塊用于控制光學斬波器、分束反射轉盤和合束反射轉盤的旋轉。分束反射轉盤和合束反射轉盤均包括轉軸以及固定在轉軸上的N組反射單元，N組反射單元等間隔排布在以轉軸軸線為中心的外圓周面上，每組反射單元包括兩個平行設置的反射鏡，所有反射鏡的傾斜角度相同。本發明能實現激光脈沖的時序合成，同時保持各脈沖間的相干性，實現同軸高功率的脈沖激光輸出。

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，具體涉及一種單口徑同軸輸出高功率相干脈沖激光源。

背景技術

高重頻、高脈沖能量的脈沖激光器是一種工業和科研用途十分廣泛的激光源。脈沖激光器的高功率輸出通常采取種子光加激光放大器的MOPA結構。在這種結構中，種子光源輸出的所有激光脈沖都進入同一激光放大器，激光放大器再對脈沖序列進行放大。隨著激光脈沖在激光放大器中的傳輸，所有脈沖的能量均得到放大，種子光的峰值功率密度隨之不斷增大，從而激發各種非線性效應，導致光學效率下降。此外，高重復頻率會導致種子光的平均功率增大，在激光放大器中產生明顯的熱效應，降低其光束質量且激光放大器能夠承受的最大平均功率是有限的，最終使輸出的脈沖能量受到限制。

為進一步提高脈沖激光輸出功率，通常采取多路激光合成的方式，現有的具體途徑主要為光譜合成和偏振合成。其中光譜合成需要種子光具有窄線寬、高光束質量等特性，對合成器件的抗損傷閾值以及光學反射率等也有較高要求。偏振合成方式同樣對種子光的偏振特性、合成器件的抗損傷閾值以及偏振分光比等有較高要求。

如何實現脈沖光的合成，同時保持各脈沖間的相干性，實現同軸高功率的脈沖激光輸出，這是本領域技術人員亟需解決的一個技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提出一種單口徑同軸輸出高功率相干脈沖激光源。本發明能夠簡捷方便地實現激光脈沖的時序合成，同時保持各脈沖間的相干性，實現同軸高功率的脈沖激光輸出。

為實現上述技術目的，本發明提出的技術方案為：

一種單口徑同軸輸出高功率相干脈沖激光源，包括：種子源、光學斬波器、分束反射轉盤、激光放大模塊、合束反射轉盤和時序控制模塊，所述分束反射轉盤和合束反射轉盤結構相同且兩者鏡像對稱設置，所述分束反射轉盤和合束反射轉盤均包括轉軸以及固定在轉軸上的N組反射單元，N組反射單元等間隔排布在以轉軸軸線為中心的外圓周面上，每組反射單元包括兩個平行設置的反射鏡，所有反射鏡的傾斜角度相同，轉軸由電機驅動，同步帶動轉軸上的N組反射單元旋轉；激光放大模塊包括N個激光放大器，時序控制模塊用于控制光學斬波器、分束反射轉盤和合束反射轉盤的旋轉；

種子源發出的種子光的傳輸路徑上依次設置有光學斬波器、分束反射轉盤、激光放大模塊和合束反射轉盤，通過時序控制模塊控制光學斬波器的旋轉，將種子光轉換為脈沖光；脈沖光入射至分束反射轉盤，通過時序控制模塊控制分束反射轉盤的旋轉，分束反射轉盤中的各組反射單元按照脈沖光入射順序分別將不同時刻入射的脈沖光在空間上進行分束并出射到對應的激光放大器進行功率放大，通過時序控制模塊控制合束反射轉盤的旋轉，合束反射轉盤中的各組反射單元按照放大后的脈沖光入射順序分別將不同時刻入射的脈沖光形成合束激光出射，且放大后的脈沖光經合束反射轉盤出射的出射光軸與經光學斬波器后的出射光軸同軸，當光學斬波器旋轉一個周期時，種子光正好依次通過N個激光放大器。

作為本發明的進一步限定，所有反射鏡均呈45度傾斜設置。

作為本發明的進一步限定，N組反射單元通過轉盤固定在轉軸上，N組反射單元等間隔排布在以轉軸軸線為中心的轉盤外圓周面上。