本發(fā)明屬于光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可以用于高能量高重復(fù)頻率的受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置。

背景技術(shù)：

受激布里淵散射相位共軛鏡(sbs-pcm，stimulatedbrillouinscatteringphaseconjugatemirror)常被用在激光系統(tǒng)中實(shí)時(shí)補(bǔ)償激光放大器的熱畸變、不均勻性和光學(xué)元件等造成的光束波前畸變。在高能量高重復(fù)頻率激光系統(tǒng)中，對(duì)光束質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。然而，由于激光晶體的熱透鏡和熱致雙折射等效應(yīng)，導(dǎo)致激光系統(tǒng)的光束質(zhì)量隨著泵浦功率的增加而急劇下降。即使采用激光二極管泵浦或板條等晶體結(jié)構(gòu)，仍無(wú)法避免嚴(yán)重的熱沉積。在這種情況下，采用受激布里淵散射(sbs，stimulatedbrillouinscattering)技術(shù)是改善激光光束質(zhì)量的有效途徑。

sbs-pcm最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是單池結(jié)構(gòu)，由一個(gè)聚焦透鏡和一個(gè)sbs產(chǎn)生池構(gòu)成。由于這種結(jié)構(gòu)負(fù)載能力有限，在高能量激光系統(tǒng)中會(huì)導(dǎo)致反射率和保真度的大幅下降，因此在高能量激光系統(tǒng)中通常采用雙池結(jié)構(gòu)。雙池結(jié)構(gòu)一般是由一個(gè)sbs放大池、一個(gè)聚焦透鏡和一個(gè)sbs產(chǎn)生池構(gòu)成，在sbs產(chǎn)生池中產(chǎn)生后向傳播的stokes脈沖，這個(gè)脈沖與正向傳播的入射光脈沖在sbs放大池中相遇，獲得放大，但是這種雙池結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置，用于高能量高重復(fù)頻率激光系統(tǒng)中，可以獲得高反射率、高保真度和穩(wěn)定的激光輸出。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置，其包括：依次放置的sbs池、凹面反射鏡；其中，入射激光被凹面反射鏡反射后聚焦到sbs池中，當(dāng)入射到sbs池中的能量大于sbs閾值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生后向傳播的stokes光，后向傳播的stokes光被凹面反射鏡反射后，再次入射到sbs池中，stokes光被放大，stokes光被輸出。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本發(fā)明采用凹面反射鏡來(lái)激發(fā)sbs效應(yīng)，和sbs-pcm雙池結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明只使用一個(gè)sbs池，結(jié)構(gòu)更加緊湊，在簡(jiǎn)化sbs-pcm雙池結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還能夠在高能量高重復(fù)頻率激光系統(tǒng)中獲得高反射率、高保真度和穩(wěn)定的激光輸出；

(2)本發(fā)明的凹面反射鏡具有一定的傾角，避免了凹面反射鏡聚焦到sbs池中透射的光干擾主激光，降低激光光束質(zhì)量；

(3)凹面反射鏡通過(guò)連接部件和旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，入射光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的凹面反射鏡聚焦到sbs池中，使光束在sbs池中焦點(diǎn)作圓周掃描，降低焦點(diǎn)的熱沉積，提高激光的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例包含sbs-pcm的激光光路示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例光束在sbs池中焦平面的光斑位置示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例激光入射sbs池光路示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例激光出射sbs池光路示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，提供了一種受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置。圖1為本發(fā)明實(shí)施例包含sbs-pcm的激光光路示意圖。如圖1所示，本發(fā)明受激布里淵散射相位共軛鏡sbs-pcm單池裝置包括：sbs池、凹面反射鏡。入射激光被凹面反射鏡反射后聚焦到sbs池中，當(dāng)入射到sbs池中的能量大于sbs閾值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生后向傳播的stokes光，后向傳播的stokes光被凹面反射鏡反射后，再次入射到sbs池中，stokes光被放大，stokes光被輸出。

產(chǎn)生后向傳播的stokes光時(shí)還會(huì)有部分透射光，為了避免經(jīng)凹面反射鏡反射后聚焦到sbs池中透射的光干擾主激光，降低激光光束質(zhì)量，凹面反射鏡需要傾斜一定的角度，另外，還設(shè)置了垃圾桶，使上述的透射光入射到垃圾桶中。

對(duì)于凹面反射鏡的傾角，即凹面反射鏡與法線的夾角α，夾角α既不能太小，也不能太大。如果太小，上述的部分透射光與主激光分不開，會(huì)干擾主激光；如果太大，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的像差。所以?shī)A角α的一般要求為：其中，θ表示入射激光的發(fā)散角，d表示sbs池的口徑，r表示凹面反射鏡凹面的半徑。

作為一種具體的實(shí)施方式，凹面反射鏡(不一定是平凹)的反射面鍍了激光器輸出激光波長(zhǎng)的高反膜，假如激光器輸出激光的波長(zhǎng)是1053nm，凹面反射鏡的反射面反射率需大于99.9％。

為了降低焦點(diǎn)的熱沉積，本發(fā)明受激布里淵散射相位共軛鏡sbs-pcm單池裝置還包括：連接部件、旋轉(zhuǎn)電機(jī)。凹面反射鏡通過(guò)連接部件與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，入射激光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的凹面反射鏡聚焦到sbs池中，使光束在sbs池中焦點(diǎn)作圓周掃描(如圖2所示)，降低焦點(diǎn)的熱沉積，提高激光的穩(wěn)定性。

對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速ω如果太小，每個(gè)脈沖移動(dòng)的距離小，不能大幅降低焦點(diǎn)處的有效重復(fù)頻率；轉(zhuǎn)速太大的話，會(huì)影響激光系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以ω的一般要求為：其中，θ表示入射激光的發(fā)散角，f表示激光的重復(fù)頻率。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例包含sbs-pcm的激光光路示意圖、圖3為本發(fā)明實(shí)施例激光入射sbs池光路示意圖、圖4為本發(fā)明實(shí)施例激光出射sbs池光路示意圖。如圖1、3、4所示，激光器輸出的激光依次通過(guò)偏振片(或者是偏振分光棱鏡)、放大器、1/4波片(或者是45°法拉第旋光器)、sbs池(sbs池可以是固體、也可以是充滿液體或氣體的池子)、凹面反射鏡，激光光束被具有一定傾角的凹面反射鏡反射后聚焦到sbs池(此時(shí)sbs池相當(dāng)于雙池結(jié)構(gòu)中的sbs產(chǎn)生池)中，當(dāng)入射到sbs池中的能量大于sbs閾值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生后向傳播的stokes光，還會(huì)有部分透射光。為了避免透射光干擾主激光，凹面反射鏡需要傾斜一定的角度。為了降低焦點(diǎn)的熱沉積，凹面反射鏡需要與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，使光束在sbs池中焦點(diǎn)作圓周掃描。后向傳播的stokes光被凹面反射鏡反射后，再次入射到sbs池(此時(shí)sbs池相當(dāng)于雙池結(jié)構(gòu)中的sbs放大池)中，stokes光被放大，通過(guò)1/4波片、放大器后，被偏振片側(cè)向輸出。具體過(guò)程為：

激光器輸出的激光經(jīng)過(guò)偏振片檢偏為p偏振；

p偏振經(jīng)過(guò)放大器后，能量被放大；

放大后的激光經(jīng)過(guò)1/4波片后變成圓偏振光；

此時(shí)sbs增益因子gil(g為sbs池中介質(zhì)的增益系數(shù)，i為光強(qiáng)，此時(shí)l為sbs池的長(zhǎng)度)小于sbs產(chǎn)生的閾值，即不滿足sbs發(fā)生的條件，圓偏振光第一次直接通過(guò)sbs池，不發(fā)生sbs現(xiàn)象；

經(jīng)過(guò)sbs池的激光被具有一定傾角的凹面反射鏡反射后聚焦到sbs池中，由于光強(qiáng)i的增加，此時(shí)sbs增益因子gil(此時(shí)l為有效相互作用長(zhǎng)度)大于sbs產(chǎn)生的閾值，會(huì)產(chǎn)生后向傳播的stokes光，還會(huì)有部分透射光。為了避免透射光干擾主激光，凹面反射鏡需要傾斜一定的角度。為了降低焦點(diǎn)的熱沉積，凹面反射鏡需要與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，使光束在sbs池中焦點(diǎn)作圓周掃描。透射光入射到垃圾桶中；

后向傳播的stokes光被凹面反射鏡反射后，再次入射到sbs池中，stokes光被放大；

通過(guò)1/4波片后，圓偏振光變成s偏振光；

s偏振光再次經(jīng)過(guò)放大器，獲得二次放大的同時(shí)，補(bǔ)償了放大器產(chǎn)生的波前畸變；

s偏振光被偏振片側(cè)向輸出。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置有了清楚的認(rèn)識(shí)。

需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。

還需要說(shuō)明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無(wú)限制于以上所列，且可根據(jù)所需設(shè)計(jì)而變化或重新安排。并且上述實(shí)施例可基于設(shè)計(jì)及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實(shí)施例混合搭配使用，即不同實(shí)施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實(shí)施例。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種受激布里淵散射相位共軛鏡單池裝置，可以實(shí)時(shí)補(bǔ)償激光放大器的熱畸變、不均勻性和光學(xué)元件等造成的光束波前畸變，獲得高光束質(zhì)量近衍射極限的高能量高重復(fù)頻率激光輸出。和現(xiàn)有sbs-pcm雙池結(jié)構(gòu)相比，現(xiàn)有sbs-pcm雙池結(jié)構(gòu)采用的是透射型的聚焦透鏡來(lái)激發(fā)sbs效應(yīng)；本發(fā)明采用的是旋轉(zhuǎn)的反射型聚焦反射鏡來(lái)激發(fā)sbs效應(yīng)。本發(fā)明只使用一個(gè)sbs池，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，在簡(jiǎn)化sbs-pcm雙池結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還能夠在高能量高重復(fù)頻率激光系統(tǒng)中獲得高反射率、高保真度和穩(wěn)定的激光輸出。凹面反射鏡有一定的傾角，避免凹面反射鏡聚焦到sbs池中透射的光干擾主激光，降低激光光束質(zhì)量。凹面反射鏡通過(guò)連接部件和旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，入射光通過(guò)旋轉(zhuǎn)的凹面反射鏡聚焦到sbs池中，使光束在sbs池中焦點(diǎn)作圓周掃描，降低焦點(diǎn)的熱沉積，提高激光的穩(wěn)定性。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。