本實(shí)用新型涉及重頻工作下的高功率固體激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多程可控激光放大器的熱退偏補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

近年來，高功率固體激光器技術(shù)得到了迅速發(fā)展，各種規(guī)模的固體激光器相繼誕生。激光放大器作為激光器輸出能量的主要貢獻(xiàn)者而受到廣泛研究，尤其是基于多程放大的激光放大器研究。多程放大器具有高增益、高效率等優(yōu)勢，在激光器中具有廣泛應(yīng)用，比如美國的NIF、Nova，法國的LMJ，中國的神光系列等。但是，由于放大器的增益材料在工作過程中會(huì)產(chǎn)生較多廢熱，這些熱會(huì)導(dǎo)致比較嚴(yán)重的熱效應(yīng)，包括熱致波前畸變和熱退偏，從而使得輸出能量降低，光束質(zhì)量變糟糕，而且容易使光學(xué)元件出現(xiàn)永久損傷。對(duì)于多程放大器而言，這種情況會(huì)更糟糕，因?yàn)樵诙喑谭糯笃髦?，激光每?jīng)過一次具有熱效應(yīng)的增益介質(zhì)，熱致波前畸變和熱退偏效應(yīng)疊加一次，最終導(dǎo)致輸出光束質(zhì)量的極大惡化，限制了激光器性能的提升。因此研究多程放大器中的熱效應(yīng)(比如熱退偏)補(bǔ)償方法是非常有必要的。

熱退偏的主要原因是激光工作過程中激光材料的熱分布不均勻，使得激光材料出現(xiàn)雙折射特性，而且橫截面上不同位置的折射率不同，當(dāng)激光通過激光材料后，不同位置的偏振態(tài)改變不一致，出現(xiàn)熱退偏?，F(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)多程激光放大器的熱退偏補(bǔ)償方法主要有兩種，第一種是兩個(gè)激光放大頭+90°轉(zhuǎn)子的構(gòu)型，第二種是單個(gè)激光放大頭+45°轉(zhuǎn)子。第一種方法能完全補(bǔ)償熱退偏，但兩個(gè)激光頭參數(shù)需要完全相同，而且兩個(gè)激光頭要嚴(yán)格對(duì)稱共軛；第二種方法相對(duì)簡單而且也能完全補(bǔ)償熱退偏，但只能用在放大程數(shù)較少的放大器中，比如四程放大，要實(shí)現(xiàn)更多程數(shù)的放大需要更改放大器構(gòu)型。因此迫切需要一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，能方便應(yīng)用于多程激光放大器中的熱退偏補(bǔ)償裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種放大程數(shù)可控、結(jié)構(gòu)簡單同時(shí)成本較低的多程可控激光放大器的熱退偏補(bǔ)償裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種多程可控激光放大器的熱退偏補(bǔ)償裝置，包括主光路和側(cè)光路，沿著激光注入方向，所述主光路依次設(shè)置有偏振片、四分之一波片、激光放大頭、二分之一波片、電光開關(guān)和第一全反鏡，所述側(cè)光路由第二全反鏡構(gòu)成，所述第二全反鏡反射的激光經(jīng)偏振片再次注入主光路中。

進(jìn)一步，所述電光開關(guān)的工作電壓為入射激光波長對(duì)應(yīng)的四分之一波電壓。

進(jìn)一步，電光開關(guān)的光軸與主光路的激光平行。

進(jìn)一步，所述四分之一波片的光軸與激光注入方向的夾角為45°。

進(jìn)一步，在使用過程中，旋轉(zhuǎn)所述二分之一波片，使得每一圈中離開激光放大頭的主激光偏振態(tài)與第一全反鏡反射回來的主激光偏振態(tài)正交。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于：

(1)相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中采用單個(gè)激光放大頭，減小了成本，激光結(jié)構(gòu)更加簡單。

(2)本實(shí)用新型采用PC電光開關(guān)與二分之一波片的組合方式，在PC電光開關(guān)姿態(tài)不變的情況下，簡單旋轉(zhuǎn)二分之一波片即可較好補(bǔ)償熱退偏。

(3)本實(shí)用新型利用PC電光開關(guān)加四分之一波片的結(jié)構(gòu)，可用于較多放大程數(shù)的激光放大器中，并且放大程數(shù)可控制，極大增加了激光放大器的輸出能力范圍。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的裝置示意圖；

圖2為熱致折射率橢球示意圖；

圖3(a)為本實(shí)用新型中熱退偏補(bǔ)償前的近場光斑圖；

圖3(b)為本實(shí)用新型中熱退偏補(bǔ)償后的近場光斑圖；

圖中：1—偏振片，2—四分之一波片，3—激光放大頭，4—二分之一波片，5—電光開關(guān)，6—第一全反鏡，7—第二全反鏡；

圖1中In端是激光注入端，位于偏振片101處平行于光路的箭頭表示激光的注入方向，Out端是激光輸出端，位于偏振片402處平行于光路的箭頭表示激光的輸出方向。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例以應(yīng)用非常廣的釹玻璃作為激光放大器增益介質(zhì)為例，增益介質(zhì)采用8mm×8mm的方形Nd:glass棒，激光放大頭3采用LD作為泵浦源，泵浦方式為四面對(duì)稱泵浦，泵浦功率80kW。

如圖1所示，一種多程可控激光放大器的熱退偏補(bǔ)償裝置，包括主光路和側(cè)光路，沿著激光注入方向，所述主光路依次設(shè)置有偏振片1、四分之一波片2、激光放大頭3、二分之一波片4、電光開關(guān)5和第一全反鏡6，所述側(cè)光路由第二全反鏡7構(gòu)成，所述第二全反鏡7的反射方向朝向偏振片1，由第二全反鏡7反射的激光經(jīng)偏振片1再次注入主光路中。所述電光開關(guān)的工作電壓為入射激光波長對(duì)應(yīng)的四分之一波電壓。偏振片1與主光路成布儒斯特角放置，保證注入到激光放大頭3的激光是水平線偏振光。電光開關(guān)5的光軸與主光路的激光平行，所述四分之一波片2的光軸與激光注入方向的夾角為45°，二分之一波片4的光軸為任意方向。在使用過程中，旋轉(zhuǎn)所述二分之一波片4，使得每一圈中離開激光放大頭3的主激光偏振態(tài)與第一全反鏡6反射回來的主激光偏振態(tài)正交。

多程可控激光放大器實(shí)現(xiàn)的原理是：在激光放大頭3不工作但電光開關(guān)5工作時(shí)，電光開關(guān)5和四分之一波片2的組合不改變激光偏振態(tài)，垂直偏振的光能夠在腔內(nèi)一直傳輸，因此只要能控制激光在放大器腔體中為垂直偏振態(tài)的時(shí)間長度和時(shí)序關(guān)系即可實(shí)現(xiàn)放大程數(shù)可控。

在激光放大頭3工作情況下，由于熱的原因，激光放大器中的增益介質(zhì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，使得增益介質(zhì)的折射率橢球變成圖2中示意的現(xiàn)象，圖中x軸和y軸分別為增益介質(zhì)截面的兩個(gè)正交方向，該現(xiàn)象使得線偏振光經(jīng)過激光放大頭3后變成橢圓偏振光，在二分之一波片4光軸和電光開關(guān)5光軸與水平方向的夾角為任意角度時(shí)，每走完一圈的主激光的偏振態(tài)發(fā)射變化，變成橢圓偏振光，再經(jīng)過偏振片1后，一部分透射，另一部分反射，并且主激光上每個(gè)點(diǎn)的透射和反射比率不一樣，因此最終導(dǎo)致主激光的近場很糟糕。此時(shí)慢慢旋轉(zhuǎn)二分之一波片4，使得每一圈中離開激光放大頭3的主激光偏振態(tài)與第一全反鏡6反射回來的主激光偏振態(tài)盡量正交，即能實(shí)現(xiàn)較好的熱退偏補(bǔ)償。利用CCD對(duì)激光放大器輸出進(jìn)場進(jìn)行測量，對(duì)比旋轉(zhuǎn)二分之一波片4前后的主激光近場圖案如圖3所示，從圖中可以看出，旋轉(zhuǎn)二分之一波片4前，光斑出現(xiàn)比較嚴(yán)重的缺失現(xiàn)象，但旋轉(zhuǎn)二分之一波片4后，光斑質(zhì)量出現(xiàn)了明顯改善，也就是說旋轉(zhuǎn)二分之一波片4能比較明顯的補(bǔ)償熱退偏現(xiàn)象，得到較好的近場輸出。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。