CN109709685A - 一种非偏振激光转线偏振激光的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非偏振激光转线偏振激光的装置，包括：偏振分束镜、第一偏振保持反射镜、1/2波片、电控相位延迟器、电控相位延迟控制主机、第二偏振保持反射镜、偏振合束镜；偏振分束镜将入射非偏振激光分为偏振方向相互垂直的线偏振光1和线偏振光2，线偏振光1经第一偏振保持反射镜、1/2波片，光矢量的振动方向旋转90°，入射偏振合束镜；线偏振光2经电控相位延迟器改变相位，经第二偏振保持反射镜进入偏振合束镜，在偏振合束镜中，第一线偏振光和第二线偏振光相干合成后增强，形成出射线偏振光。本发明针对非偏振激光转线偏振激光时转换效率低的问题，提出了一种非偏振激光转线偏振激光的装置，通过相位控制达到相干增强的效果，大幅度提高转换效率。

Description

一种非偏振激光转线偏振激光的装置

技术领域

本发明涉及非偏振激光转偏振光大能量脉冲激光衰减匀化技术领域，尤其涉及一种非偏振激光转线偏振激光的装置。

背景技术

传统的非偏振激光转线偏振激光装置为起偏器，起偏器一般用格兰-泰勒棱镜、格兰-汤姆逊棱镜等，非偏振光经过起偏器后会分为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，考虑到激光技术中，一般只需要使用一个偏振方向的线偏振光，所以，起偏器中通常为另一个偏振方向的光设置吸收面或逃逸窗，使其被吸收，或通过逃逸窗出射，这样这个偏振方向的光就会损失掉，造成非偏振激光转线偏振激光的效率很低。

以完全非偏振激光为例，完全非偏振激光在垂直于其传播方向的平面上，各个方向的光矢量振幅相等，因此，经过起偏器后，如果不考虑起偏器的反射、吸收等影响，出射的线偏振激光的强度为入射非偏振激光强度的50%，考虑到起偏器反射、吸收等影响，非偏振激光转换线偏振光的效率应该还不足50%。

传统的起偏器非偏振激光转线偏振激光效率低，不仅造成了激光使用率低，而且对于高功率的激光，还需要采用抗激光损伤吸收涂层或光学陷阱等技术对转换剩余激光进行处理，防止剩余激光对器件或操作人员产生伤害。

为了提高非偏振激光转线偏振激光的转换效率，减少剩余激光并且降低剩余激光的处理难度，需要一种高转换效率的非偏振激光转线偏振激光装置。

发明内容

本发明提供一种非偏振激光转线偏振激光装置，用以解决现有技术中，采用传统起偏器非偏振激光转线偏振激光时，转换效率低、对于高功率激光，剩余激光处理难度大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明提供一种非偏振激光转线偏振激光装置，所述非偏振光转线偏振激光装置包括：偏振分束镜、第一偏振保持反射镜、1/2波片、电控相位延迟器、电控相位延迟控制主机、第二偏振保持反射镜、偏振合束镜；

其中，所述偏振分束镜将入射非偏振激光分为偏振方向相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光，所述第一线偏振光经过所述第一偏振保持反射镜反射后进入所述1/2波片，光矢量的振动方向旋转90°，然后入射所述偏振合束镜；经所述偏振分束镜分出的第二线偏振光入射所述电控相位延迟器，所述电控相位延迟器在所述电控相位延迟控制主机的作用下改变第二线偏振光的相位，透过所述电控相位延迟器的第二线偏振光经过所述第二偏振保持反射镜后进入所述偏振合束镜，在所述偏振合束镜中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光相干合成后形成出射线偏振光。

通过所述电控相位延迟器改变所述第二线偏振光的相位，使得所述第一线偏振光和所述第二线偏振光在所述偏振合束镜中相干增强输出，所述出射线偏振光强度达到最大。

通过所述电控相位延迟器改变所述第二线偏振光的相位，实现所述出射线偏振光出射方向改变。

所述偏振分束镜采用格兰-泰勒棱镜、格兰-傅科棱镜、格兰-汤姆逊棱镜、李普奇棱镜或镀膜偏振分光镜。

所述偏振合束镜采用反向使用的镀膜5:5分束镜。

所述电控相位延迟器采用纵向或横向加电压的铌酸锂晶体。

所述第一偏振保持反射镜、所述第二偏振保持反射镜为表面镀膜的偏振保持反射镜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种非偏振激光转线偏振激光装置实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的一种非偏振激光转线偏振激光装置实施例二的结构示意图。

附图标记：

1：偏振分束镜；

2：第一偏振保持反射镜；

3：1/2波片；

4：偏振合束镜；

5：电控相位延迟器；

6：电控相位延迟控制主机；

7：第二偏振保持反射镜；

8：入射非偏振激光；

9：第一线偏振光；

10：第二线偏振光；

11：出射线偏振光。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种非偏振激光转线偏振激光装置可以用于非偏振激光转换为线偏振光，旨在解决现有技术中，采用传统起偏器非偏振激光转线偏振激光时，转换效率低、对于高功率激光，剩余激光处理难度大的问题。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例一

图1为本发明提供的一种非偏振激光转线偏振激光装置实施例一的结构示意图，如图1所示，该非偏振激光转线偏振激光装置包括：偏振分束镜1、第一偏振保持反射镜2、1/2波片3、偏振合束镜4、电控相位延迟器5、电控相位延迟控制主机6以及第二偏振保持反射镜7。

入射非偏振激光8假设为完全非偏振激光，入射到偏振分束镜1后分为偏振方向相互垂直的两束线偏振光，一束经偏振分束镜1的分光面反射，光矢量的振动方向垂直于纸面，记为第一线偏振光9；另一束经偏振分光镜1的分光面透射，光矢量的振动方向平行于纸面，记为第二线偏振光10。

第一线偏振光9经第一偏振保持反射镜2反射后，改变传播方向，但光的偏振状态不改变，依旧为线偏振光，并且光矢量的振动方向垂直于纸面，反射后的光入射1/2波片3，1/2波片3的快轴方向和入射线偏振光的光矢量振动方向夹角为45°，并且和入射线偏振光的传播方向垂直，入射线偏振光经过1/2波片3后，光矢量的振动方向旋转90°，变为平行于纸面，然后进入偏振合束镜4。

第二线偏振光10入射电控相位延迟器5，电控相位延迟器5改变通过它的第二线偏振光10的相位，但偏振状态保持不变，即依旧为线偏振光，并且光矢量的振动方向平行于纸面。

电控相位延迟器5对通过其的第二线偏振光10相位的改变量受电控相位延迟控制主机6控制，电控相位延迟控制主机6和电控相位延迟器5电连接，通过电控相位延迟控制主机6可以精确改变通过电控相位延迟器5的第二线偏振光10的相位。

经过电控相位延迟器5的线偏振光被第二偏振保持反射镜7反射，和第一偏振保持反射镜2一样，第二偏振保持反射镜7也具有偏振态保持功能，对于入射激光，只改变光的传播方向而保持光的偏振态不变，所以，经过第二偏振保持反射镜7反射后，仍为线偏振光，并且光矢量的振动方向平行于纸面。

第一线偏振光9进入偏振合束镜4后，在分光面上的透射部分，继续向前传播，而第二线偏振光10进入偏振合束镜后，在分光面上反射，通过调整第二偏振保持反射镜7的位置和角度，使得第二线偏振光10在偏振合束镜4的分光面上的反射部分和透射的第一线偏振光9重合，并且传播方向相同，通过电控相位延迟控制主机6调整电控相位延迟器5对第二线偏振光10的相位改变，使得在偏振合束镜4中，第二线偏振光10经分光面反射后的相位和第一线偏振光9经分光面透射后的相位相同，则两束线偏振光干涉增强，形成出射线偏振光11。

对于处于完全非偏振状态的入射非偏振激光8，假设光强为，如果不考虑各个光学元件表面反射、吸收的影响，经过偏振分束镜1后，分成的第一偏振光和第二线偏振光的强度相等，都等于入射非偏振激光8强度的一半，即为，进入偏振合束镜4后，相干合成，合成的两束光强度相等，相位相同，因此，合成后的强度为，即出射线偏振光11的强度和入射完全非偏振激光8的强度相同，也就是说理想的转换率可以达到100%，而传统的起偏器非偏振激光转换为线偏振光的理想转换效率仅为50%，由此可见，采用本发明的装置可以大幅度提升非偏振激光转为线偏振激光的转换效率。

偏振分光镜1可以是格兰-泰勒棱镜、格兰-傅科棱镜、格兰-汤姆逊棱镜、李普奇棱镜或镀膜偏振分光镜。

偏振合束镜4采用反向使用的镀膜5:5分束镜。

电控相位延迟器5采用纵向或横向加电压的铌酸锂晶体。

偏振分光镜1、1/2波片3、偏振合数镜4、电控相位延迟器5的通光面都镀有针对入射激光波长的增透膜。

第一偏振保持反射镜2、第二偏振保持反射镜7为表面镀膜的偏振保持反射镜。

实施例二

图2为本发明提供的一种非偏振激光转线偏振激光装置实施例二的结构示意图。实施例二和实施例一的区别仅仅在于出射线偏振激光11的出射方向不同，这一区别通过调整电控相位延迟器5对第二线偏振光10的相位改变量实现。

在偏振合束镜4的分光面上，第一线偏振光的反射部分和第二线偏振光的透射部分相干增强，则出射线偏振光11会沿图2所示的方向出射。

本发明提供的一种非偏振激光转线偏振激光装置，采用精确的相位调整和相干合成技术，实现高转换效率的非偏振激光向偏振光转换，解决现有技术中，采用传统起偏器非偏振激光转线偏振激光时，转换效率低、对于高功率激光，剩余激光处理难度大的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，所述非偏振光转线偏振激光装置包括：偏振分束镜、第一偏振保持反射镜、1/2波片、电控相位延迟器、电控相位延迟控制主机、第二偏振保持反射镜、偏振合束镜；

其中，所述偏振分束镜将入射非偏振激光分为偏振方向相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光，所述第一线偏振光经过所述第一偏振保持反射镜反射后进入所述1/2波片，光矢量的振动方向旋转90°，然后入射所述偏振合束镜；经所述偏振分束镜分出的第二线偏振光入射所述电控相位延迟器，所述电控相位延迟器在所述电控相位延迟控制主机的作用下改变第二线偏振光的相位，透过所述电控相位延迟器的第二线偏振光经过所述第二偏振保持反射镜后进入所述偏振合束镜，在所述偏振合束镜中，所述第一线偏振光和所述第二线偏振光相干合成后形成出射线偏振光。

2.根据权利要求1所述非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，通过所述电控相位延迟器改变所述第二线偏振光的相位，使得所述第一线偏振光和所述第二线偏振光在所述偏振合束镜中相干增强输出，所述出射线偏振光强度达到最大。

3.根据权利要求1所述非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，通过所述电控相位延迟器改变所述第二线偏振光的相位，实现所述出射线偏振光出射方向改变。

4.根据权利要求1所述非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，所述偏振分束镜采用格兰-泰勒棱镜、格兰-傅科棱镜、格兰-汤姆逊棱镜、李普奇棱镜或镀膜偏振分光镜。

5.根据权利要求1所述非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，所述偏振合束镜采用反向使用的镀膜5:5分束镜。

6.根据权利要求1所述非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，所述电控相位延迟器采用纵向或横向加电压的铌酸锂晶体。

7.根据权利要求1所述非偏振激光转线偏振激光装置，其特征在于，所述第一偏振保持反射镜、所述第二偏振保持反射镜为表面镀膜的偏振保持反射镜。