一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常脈沖激光器系統(tǒng)的泵浦脈沖寬度在微秒量級，而激光脈沖的寬度在納秒量 級，或者更短。因此，在一次泵浦過程中，被放大的激光脈沖（主脈沖）與位于其前數(shù)十納 秒處的脈沖（前綴脈沖）具有相同的不穩(wěn)定特征，可視為同一發(fā)激光。
[0003] 穩(wěn)定激光脈沖能量的傳統(tǒng)方法是測量激光脈沖能量并與目標(biāo)能量比較，根據(jù)測試 能量與目標(biāo)能量的差異反饋調(diào)整光路上游的控制器或驅(qū)動電源。這種方法只能根據(jù)當(dāng)前脈 沖的能量起伏校正下一發(fā)激光脈沖，如果下一發(fā)激光脈沖的起伏規(guī)律和尺度與當(dāng)前測量激 光脈沖的起伏規(guī)律和尺度不一致時，穩(wěn)定的效果就會打折扣甚至變差。非同發(fā)次的激光脈 沖能量穩(wěn)定技術(shù)只能穩(wěn)定激光脈沖能量的平均值，不能消除激光脈沖發(fā)與發(fā)之間的能量隨 機(jī)起伏。
[0004] 郭小東公開的文獻(xiàn)"光電預(yù)偏置激光脈沖穩(wěn)幅器性能研宄"（期刊：強(qiáng)激光與粒子 束，1997年）利用激光技術(shù)領(lǐng)域的通用器件普克爾盒電光開關(guān)與偏振器組成預(yù)加動態(tài)偏置 電壓的光電可變透射率裝置來穩(wěn)定調(diào)Q激光脈沖幅度。其利用快速光電取樣門獲得激光脈 沖取樣信號，輸出一個與激光脈沖幅度成線性正比的低壓電脈沖，再經(jīng)線性電脈沖高壓放 大器放大成高壓電脈沖加載到普克爾盒電光開關(guān)電極上，高壓放大電路的線性放大區(qū)域有 限，影響能量控制精度。激光脈沖與高壓脈沖同步到達(dá)普克爾盒電光開關(guān)，激光脈沖的時間 變化會轉(zhuǎn)化為高壓驅(qū)動脈沖的時間變化，進(jìn)而反過來改變待穩(wěn)定的激光脈沖時間波形，從 而導(dǎo)致時間波形畸變。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種基于前綴脈沖的激光能量 穩(wěn)定裝置，該裝置利用前綴脈沖的能量起伏實(shí)現(xiàn)對主激光脈沖的能量穩(wěn)定控制，具有同發(fā) 穩(wěn)定的特征，并使主激光脈沖的時間波形不發(fā)生畸變。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置，包括主光路和取樣光路，所述主光路包 括依次設(shè)置的種子光源、普克爾盒電光開關(guān)，所述取樣光路包括分束鏡，所述分束鏡設(shè)于所 述種子光源和普克爾盒電光開關(guān)之間，所述普克爾盒光電導(dǎo)開關(guān)是預(yù)先施加電壓的，所述 主光路還包括削波開關(guān)，所述取樣光路還包括光強(qiáng)可調(diào)衰減器、光電導(dǎo)開關(guān)，所述取樣光路 的設(shè)置次序依次為：分束鏡、光強(qiáng)可調(diào)衰減器、光電導(dǎo)開關(guān)，所述光強(qiáng)可調(diào)衰減器與光電導(dǎo) 開關(guān)通過光纖連接，所述光電導(dǎo)開關(guān)的兩端分別與普克爾盒電光開關(guān)的兩極相連接。
[0008] 進(jìn)一步，所述主光路還包括偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲 器、全反射鏡，所述主光路按照種子光源產(chǎn)生的激光傳輸路徑依次設(shè)置為：削波開關(guān)、偏振 器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器、普克爾盒電光開關(guān)、全反射鏡。
[0009] 進(jìn)一步，所述主光路還包括偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲 器、全反射鏡，所述主光路按照種子光源產(chǎn)生的激光傳輸路徑依次設(shè)置為：偏振器一、法拉 第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延遲器、普克爾盒電光開關(guān)、全反射鏡、削波開關(guān)。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0011] 1、本實(shí)用新型在取樣光路中采用光電導(dǎo)開關(guān)，利用光電導(dǎo)開關(guān)的亮阻值變化迅速 泄放普克爾盒電光開關(guān)電極的電荷來控制透射率，該控制方法響應(yīng)速度快、更精確的調(diào)整 激光脈沖的能量起伏；
[0012] 2、光電導(dǎo)開關(guān)的暗阻值非常高，不會泄放電荷，從而使普克爾盒電光開關(guān)被調(diào)控 后的電壓保持恒定，從而不會引起激光脈沖波形畸變；
[0013] 3、通過種子光源發(fā)出可視為與主脈沖同發(fā)的前綴脈沖，前綴脈沖通過光電導(dǎo)開關(guān) 調(diào)節(jié)普克爾盒電光開關(guān)的透射率，實(shí)現(xiàn)對同一發(fā)激光脈沖能量的精確控制，大大降低了激 光脈沖發(fā)與發(fā)之間的能量起伏，同時不引起激光脈沖波形的畸變；
[0014] 4、將主激光兩次通過普克爾盒電光開關(guān)，降低了普克爾盒電光開關(guān)的工作電壓， 有利于激光脈沖能量的穩(wěn)定；
[0015] 5、無需通過空間光路將主脈沖延遲，大大減小了裝置的體積。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)和光路示意圖；
[0017] 圖2為本實(shí)用新型的前綴脈沖和主脈沖時序關(guān)系及普克爾盒電光開關(guān)電壓變化 示意圖；
[0018] 圖3為本實(shí)用新型電路不意圖；
[0019] 圖4為經(jīng)本實(shí)用新型實(shí)施例一穩(wěn)定前后的激光能量起伏圖；
[0020] 圖5為經(jīng)本實(shí)用新型實(shí)施例一穩(wěn)定前后的脈沖波形圖；
[0021] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例二的整體結(jié)構(gòu)和光路示意圖。
[0022] 圖中：1 一種子光源，2-分束鏡，3-偏振器一，4一法拉第磁旋光器，5-偏振器二， 6-1/4波相位延遲器，7-普克爾盒電光開關(guān)，8-全反射鏡，9一光強(qiáng)可調(diào)衰減器，10-光 纖，11 一光電導(dǎo)開關(guān)，12-削波開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 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 保護(hù)的范圍。
[0024] 實(shí)施例一：
[0025] 如圖1所示，一種基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置，包括主光路和取樣光路，所 述主光路包括依次設(shè)置的種子光源1、削波開關(guān)12、偏振器一 3、法拉第磁旋光器4、偏振器 二5、1/4波相位延遲器6、普克爾盒電光開關(guān)7、全反射鏡8。所述種子光源1發(fā)出的激光 在主光路的傳輸路徑為：削波開關(guān)12、偏振器一 3、法拉第磁旋光器4、偏振器二5、1/4波相 位延遲器6、普克爾盒電光開關(guān)7、全反射鏡8、普克爾盒電光開關(guān)7、1/4波相位延遲器6、偏 振器二5、法拉第磁旋光器4、偏振器一 3,所述普克爾盒電光開關(guān)7為磷酸二氣鉀電光開關(guān)， 雙程工作，1/4波電壓為3. 5kV，預(yù)先施加電壓為％，等效電容值C為10pF，所述削波開關(guān)12 也為磷酸二氘鉀電光開關(guān)，單程工作，1/2波電壓為7kV，當(dāng)需要削波時，在削波開關(guān)12上預(yù) 先施加1/2波電壓，此時激光脈沖的透射率為0,達(dá)到削波的目的，削波完成后，退去削波開 關(guān)12兩端的電壓即可。無需通過空間光路將主脈沖延遲，大大減小了裝置的體積。
[0026]如圖1所示，所述取樣光路包括依次設(shè)置的分束鏡2、光強(qiáng)可調(diào)衰減器9、光電導(dǎo)開 關(guān)11，所述分束鏡2設(shè)于所述種子光源1與普克爾盒電光開關(guān)7之間，所述分束鏡2靠近種 子光源1，所述光強(qiáng)可調(diào)衰減器9與光電導(dǎo)開關(guān)11通過光纖10連接，通過改變光纖10的 長度，可以延遲取樣光到達(dá)光電導(dǎo)開關(guān)11的時間，所述光電導(dǎo)開關(guān)11的兩端分別與普克爾 盒電光開關(guān)7的兩極通過導(dǎo)線相連接。在取樣光路中采用光電導(dǎo)開關(guān)11，利用光電導(dǎo)開關(guān) 11的亮阻值變化迅速泄放普克爾盒電光開關(guān)7電極的電荷來控制透射率，該控制方法響應(yīng) 速度快、更精確的調(diào)整激光脈沖的能量起伏。
[0027]如圖2所示，上述裝置中的主激光與取樣光的時序關(guān)系及普克爾盒電光開關(guān)7的 電壓變化，通過改變?nèi)庸饴饭饫w10的長度，使取樣光延遲時間t3，并且使所述主激光的主 脈沖在時序關(guān)系上處于取樣光的前綴脈沖與取樣光的主脈沖之間。
[0028]利用如上所述的基于前綴脈沖的激光能量穩(wěn)定裝置的激光能量穩(wěn)定方法，包括以 下步驟：
[0029] (1)所述普克爾盒電光開關(guān)7預(yù)先施加電壓V。，即3. 5kV，在普克爾盒電光開關(guān)7的 電極存儲電荷，然后種子光源1在發(fā)出主脈沖前先發(fā)出前綴脈沖，所述前綴脈沖的持續(xù)時 間為t，所述主脈沖的持續(xù)時間為&，所述前綴脈沖與主脈沖的時間間隔為t 2，滿足h<t2， 前綴脈沖和主脈沖先后經(jīng)過所述分束鏡2分束成兩束，一束為主激光，主激光的主脈沖激 光能量為E in，另一束為取樣光，主激光沿主光路傳輸，取樣光沿取樣光路傳輸，主激光與取 樣光的能量比例為10:1 ;
[0030] (2)步驟⑴得到的取樣光的前綴脈沖先傳輸?shù)焦鈴?qiáng)可調(diào)衰減器9,經(jīng)過所述光強(qiáng) 可調(diào)衰減器9的調(diào)節(jié)后，光強(qiáng)度改變，然后通過光纖10傳輸?shù)焦怆妼?dǎo)開關(guān)11，使所述光電導(dǎo) 開關(guān)11電阻值由暗阻值降低至亮阻值R AS，所述光電導(dǎo)開關(guān)7為砷化鎵光電導(dǎo)開關(guān)，其暗阻 值為兆歐姆數(shù)量級，亮阻值的中心值為歐姆數(shù)量級，并且其亮阻值與取樣光的能量成反比， 當(dāng)光電導(dǎo)開關(guān)11的阻值降低至亮阻值后，如圖3所示，光電導(dǎo)開關(guān)11與普克爾盒電光開關(guān) 7形成RC閉合回路，存儲在所述普克爾盒電光開關(guān)7上的電荷通過電阻值降低的光電導(dǎo)開 關(guān)11泄放，普克爾盒電光開關(guān)7兩端的電壓由V。降低至V rc，即普克爾盒電光開關(guān)7的實(shí)際 電壓值，其中，C為普克爾盒電光開關(guān)的等效電容值，t為前綴脈沖的 、kasl J 持