專利名稱：帶受激光布里淵散射氣池的位相共軛激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位相共軛激光器，尤其是涉及帶受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器。
自1960年世界上出現(xiàn)第一臺固體激光器以來，常規(guī)的固體脈沖激光器均是由激光諧振腔體、輸出鏡、后端鏡及調(diào)Q器件組成。一般的調(diào)Q器件，可以用電光調(diào)Q、聲光調(diào)Q、染料電調(diào)Q、色心調(diào)Q等多種。
常規(guī)固體激光器的光束質(zhì)量受激光晶體的光學(xué)質(zhì)量及腔內(nèi)的相位干擾影響較大，例如當(dāng)激光晶體中存在晶體缺陷不均勻性等造成的相位畸變時，就會使出射激光光束質(zhì)量降低。因此，為獲得高質(zhì)量光束，就必須使用價格昂貴的高質(zhì)量激光晶體。
另外，當(dāng)常規(guī)固體激光器在高重復(fù)率下運(yùn)行時，由于高頻率的光泵在激光晶體中造成熱畸變熱透鏡效應(yīng)，這是一種瞬時效應(yīng)，運(yùn)行在不同重復(fù)率時產(chǎn)生不同的相位畸變，這就更加難以矯正與控制，往往在高重復(fù)率時光束發(fā)散度變大，質(zhì)量降低，因此，人們一直在探索一種實(shí)時抵消靜態(tài)或瞬態(tài)相位畸變的有效可行的方法。
另外，常規(guī)的電光調(diào)Q，需要有由價格昂貴的調(diào)Q晶體制成的泡克爾盒，而且此種器件又需要3kv以上開關(guān)直流高壓，其突變沿要求小于100ns的開啟前沿，且相對于閃光燈泵浦時間要有合適的延時，因此，需要一個復(fù)雜的專用高壓直流供電系統(tǒng)。
而聲光調(diào)Q對高能量激光器開關(guān)能力較差，染料調(diào)Q的激光器則輸出不夠穩(wěn)定，器件壽命短，輸出功率也不大。
本發(fā)明的目的是提供一種帶受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)加以說明。


圖1是帶受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器示意圖;
圖2是帶反射型受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器示意圖。
本激光器依次包括諧振腔輔助端后鏡1，透射式布里淵散射高壓氣池2，固體激光諧振腔體3，諧振腔輸出鏡4;或者依次包括反射式布里淵散射高壓氣池5，固體激光諧振腔體3，諧振腔輸出鏡4。其中透射式布里淵散射高壓氣池是由高壓密封容器構(gòu)成，要求做到容器耐壓30～40大氣壓，并且有足夠好的密封性以保證長時間工作無漏氣現(xiàn)象，氣池配有氣壓表(4.0MPa)及進(jìn)氣閥。池內(nèi)充入SFb氣體(約16～22MPa)。池內(nèi)置一望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，二透鏡的焦距分別為f1＝20～50mm，f2＝20～50mm，這樣便構(gòu)成了SBS高壓池。固體激光諧振腔體，即為常規(guī)的各種型式的泵浦腔，如橢圓鏡面反射腔、漫散射腔等。激光晶體為NdYAG或其它晶體，例如NdCrGSGG、NdYAP等。單燈泵浦能量在30～50J/PPS，視所用的激光晶體種類、尺寸及泵浦腔效應(yīng)而定。諧振腔輸出鏡為反射率在R＝10～50%的凹面或平面反射鏡。諧振腔輔助后端鏡反射率在20～100%之間，曲率半徑在ρ＝3m～∞。按圖1所示組成一個激光諧振腔，取腔長L＝80～140cm，SBS池到輸出鏡距離LSBS＝50～80cm，按常規(guī)調(diào)整激光器的方法，利用He-Ne激光器調(diào)整出激光自由振蕩后，充入SFb氣體稍作調(diào)整，便可獲得調(diào)Q的激光輸出脈沖。反射式布里淵散射高壓氣池由透射式布里淵散射高壓氣池和諧振腔輔助后端鏡組成，池內(nèi)置一對射式望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，望遠(yuǎn)鏡的前透鏡的焦距f1＝20～40mm，后反射鏡的曲率半徑R2＝10mm～40mm。按圖2組成激光腔，作類似調(diào)整。
本發(fā)明的工作原理為由氣池中望遠(yuǎn)系統(tǒng)焦點(diǎn)附近大激光功率密度造成的受激布里淵散射，其中以后向散射最占優(yōu)勢，在SFb高壓氣體中，后向散射的反射率可以達(dá)到80%，且具有位相共軛特性。因此，當(dāng)激光腔內(nèi)自由振蕩達(dá)到一定強(qiáng)度后，SBS池就成了一個位相共軛反射鏡，以取代原來的后端鏡M2，而與M1構(gòu)成了一個位相共軛激光諧振腔。由于SBS位相共軛反射鏡的反射率隨光強(qiáng)增加而增加，加之它抵消了腔內(nèi)部分相位畸變，腔長也大為縮短，從而大大減少了衍射損耗，而使其腔內(nèi)Q值在SBS產(chǎn)生時突然增大，形成了調(diào)Q脈沖。一般輸出的激光脈沖能量可達(dá)100mj，，脈沖寬度在15～30ns，視腔長不同而異，在調(diào)整正確時，光斑空間模式可達(dá)TEMoo模，光斑直徑約為1.5～2.5mm，遠(yuǎn)場發(fā)散角可在1mrad以下，并可在1～10Hz重復(fù)率下正常工作。
與常規(guī)的固體激光器相比，本激光器具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)由于受激布里淵散射具有位相共軛特性，因此由該激光器出射的激光束具有發(fā)散度小，接近衍射極限，光束質(zhì)量好，且不受或少受腔內(nèi)種種相位畸變的影響，例如，利用大尺寸低質(zhì)量激光晶體或已受損的激光晶體，或當(dāng)所用晶體具有較大熱畸變效應(yīng)時，運(yùn)用此系統(tǒng)得到的激光光束質(zhì)量顯然優(yōu)于常規(guī)的激光器。
(2)由于該激光器的自調(diào)Q特性，使該激光器無需常規(guī)激光器所必須的電光調(diào)Q器件或其它調(diào)Q器件。就可獲得調(diào)Q脈沖，從而省去了價格昂貴的調(diào)Q晶體及Q開關(guān)必須的高壓電源(3kv)而與其它調(diào)Q比，例如用染料電調(diào)則一般無法達(dá)到如此高的輸出功率。因此，利用SBS氣池可簡便易行地實(shí)現(xiàn)調(diào)Q。
(3)采用SBS池后，特別是第二種型式，使后反鏡與池一體，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，造價降低。
權(quán)利要求
1.一種帶受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器，其特征在于它依次包括諧振腔輔助后端鏡[1]，透射式布里淵散射高壓氣池[2]，固體激光諧振腔體[3]，諧振腔輸出鏡[4]；或者依次包括反射式布里淵散射高壓氣池[5]，固體激光諧振腔體[3]諧振腔輸出鏡[4]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器，其特征在于所說的透射式布里淵散射高壓氣池由高壓密封容器構(gòu)成，容器耐壓30～40大氣壓，配有氣壓表及進(jìn)氣閥，池內(nèi)充入SFb氣體，壓力為16～22MPa，池內(nèi)置一望遠(yuǎn)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶受激布里淵散射氣池的位相共軛激光器，其特征在于所說的反射式布里淵散射高壓氣池，由透射式布里淵散射高壓氣池和諧振腔輔助后端鏡組成，池內(nèi)置一望遠(yuǎn)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶受激光布里淵散射氣池的位相共軛激光器。它依次包括諧振腔輔助端后鏡，透射式布里淵散射高壓氣池，固體激光諧振腔體，諧振腔輸出鏡；或者依次包括反射式布里淵散射高壓氣池，固體激光諧振腔體，諧振腔輸出鏡。該激光器出射的激光束具有發(fā)散度小，接近衍射極限，光束質(zhì)量好，且不受或少受腔內(nèi)種種相位畸變的影響。
文檔編號H01S3/16GK1088027SQ9211433
公開日1994年6月15日 申請日期1992年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月6日
發(fā)明者陳軍 申請人:浙江大學(xué)