CN110716318B - 一种高重频激光分光同步精密衰减器 - Google Patents

一种高重频激光分光同步精密衰减器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高重频激光分光同步精密衰减器，包括：第一偏振分光棱镜，用于将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；第一路衰减单元，用于对第一线偏振光进行衰减；第二路衰减单元，用于对第二线偏振光进行衰减；第二偏振分光棱镜，用于将衰减后的第一线偏振光和第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。本申请提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器可以通过对高重频激光的偏振分光，然后对分光后具有较好偏振特性的两束激光分别进行同步衰减，再经合束后，获得衰减后的高重频激光，这样可实现高重频激光的动态高精度的衰减控制，能量透过率高，可满足高重频激光的半实物仿真试验需求。

Description

一种高重频激光分光同步精密衰减器
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种高重频激光分光同步精密衰减器。
背景技术
高重频激光具有偏振特性不确定的特点，在进行需要高重频激光参与的仿真试验当中，原来往往采用吸收式衰减进行能量控制，但是由于吸收式材料的耐激光损伤阈值限制，该类型衰减的入射和出射激光能量较低，难以满足大功率激光的仿真试验需求。而采用传统的偏振衰减方案，对于偏振特性良好的重频激光而言，具有良好的衰减性能，但是由于高重频激光的偏振特性不稳定，所以采用传统的偏振衰减方案，难以达到激光衰减精度要求。
因此，如何实现高重频激光的高精度的衰减控制，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高重频激光分光同步精密衰减器，可实现高重频激光的动态高精度的衰减控制，能量透过率高。其具体方案如下：
一种高重频激光分光同步精密衰减器，包括：
第一偏振分光棱镜，用于将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；
第一路衰减单元，用于对所述第一线偏振光进行衰减；
第二路衰减单元，用于对所述第二线偏振光进行衰减；
第二偏振分光棱镜，用于将衰减后的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第一路衰减单元包括：
第一偏振光检偏器，用于过滤掉所述第一线偏振光中的杂光；
第一旋转起偏器，用于对过滤后的所述第一线偏振光进行旋转，使所述第一线偏振光的偏振轴与第二偏振光检偏器的主轴方向形成夹角；
所述第二偏振光检偏器，用于对旋转后的所述第一线偏振光进行分光，并将透射出的光输出至第一反射镜；
所述第一反射镜，用于将所述第二偏振光检偏器输出的光反射至所述第二偏振分光棱镜。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第二路衰减单元包括：
第二反射镜，用于将所述第二线偏振光反射至第三偏振光检偏器；
所述第三偏振光检偏器，用于过滤掉所述第二线偏振光中的杂光；
第二旋转起偏器，用于对过滤后的所述第二线偏振光进行旋转，使所述第二线偏振光的偏振轴与第四偏振光检偏器的主轴方向形成夹角；
所述第四偏振光检偏器，用于对旋转后的所述第二线偏振光进行分光，并将透射出的光输出至所述第二偏振分光棱镜。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第一偏振光检偏器和所述第二偏振光检偏器之间偏转90度；
所述第三偏振光检偏器和所述第四偏振光检偏器之间偏转90度。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第一偏振光检偏器、所述第二偏振光检偏器、所述第三偏振光检偏器和所述第四偏振光检偏器的消光比均不低于10000:1。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第一偏振光检偏器、所述第二偏振光检偏器、所述第三偏振光检偏器和所述第四偏振光检偏器均为格兰-泰勒棱镜。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第一旋转起偏器和所述第二旋转起偏器均为λ/2波片。
优选地，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，所述第一偏振分光棱镜输出的所述第一线偏振光为p偏振光，所述第二线偏振光为s偏振光；
衰减后的所述第一线偏振光为s偏振光，所述第二线偏振光为p偏振光。
从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种高重频激光分光同步精密衰减器，包括：第一偏振分光棱镜，用于将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；第一路衰减单元，用于对第一线偏振光进行衰减；第二路衰减单元，用于对第二线偏振光进行衰减；第二偏振分光棱镜，用于将衰减后的第一线偏振光和第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。
本发明提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器可以通过对高重频激光的偏振分光，然后对分光后具有较好偏振特性的两束激光分别进行同步衰减，再经合束后，获得衰减后的高重频激光，这样可实现高重频激光的动态高精度的衰减控制，能量透过率高，可满足高重频激光的半实物仿真试验需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的高重频激光分光同步精密衰减器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一偏振分光棱镜的工作原理图；
图3为本发明实施例提供的高重频激光分光同步精密衰减器的具体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的格兰-泰勒棱镜的工作原理图；
图5为本发明提供的第一路衰减单元的偏振衰减示意图。
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做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。
本发明提供一种高重频激光分光同步精密衰减器，如图1所示，包括：
第一偏振分光棱镜1，用于将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；
第一路衰减单元2，用于对第一线偏振光进行衰减；
第二路衰减单元3，用于对第二线偏振光进行衰减；
第二偏振分光棱镜4，用于将衰减后的第一线偏振光和第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。
在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，第一偏振分光棱镜将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；第一路衰减单元对第一线偏振光进行衰减；第二路衰减单元对第二线偏振光进行衰减；第二偏振分光棱镜将衰减后的第一线偏振光和第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。这样通过对高重频激光的偏振分光，然后对分光后具有较好偏振特性的两束激光分别进行同步衰减，再经合束后，获得衰减后的高重频激光，可实现高重频激光的动态高精度的衰减控制，能量透过率高，可满足高重频激光的半实物仿真试验需求。
需要说明的是，如图2所示，本发明中的偏振分光就是利用第一偏振分光棱镜(PBS)所具备的特性，将入射的非偏振光分成两束偏振态相互垂直的线偏振光，其中p偏振光完全通过，而s偏振光以45度角被反射，出射方向与p偏振光成90度。此类PBS是由一对高精度直角棱镜胶合而成，其中一个棱镜的斜面上镀有多层偏振分光介质膜。如图3所示，入射激光经过第一偏振分光棱镜1后，分成的第一线偏振光为p偏振光，第二线偏振光为s偏振光。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，如图3所示，第一路衰减单元2可以包括：
第一偏振光检偏器21，用于过滤掉第一线偏振光中的杂光；
第一旋转起偏器22，用于对过滤后的第一线偏振光进行旋转，使第一线偏振光的偏振轴与第二偏振光检偏器的主轴方向形成夹角；
第二偏振光检偏器23，用于对旋转后的第一线偏振光进行分光，并将透射出的光输出至第一反射镜；
第一反射镜24，用于将第二偏振光检偏器输出的光反射至第二偏振分光棱镜。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，如图3所示，第二路衰减单元3可以包括：
第二反射镜31，用于将第二线偏振光反射至第三偏振光检偏器；
第三偏振光检偏器32，用于过滤掉第二线偏振光中的杂光；
第二旋转起偏器33，用于对过滤后的第二线偏振光进行旋转，使第二线偏振光的偏振轴与第四偏振光检偏器的主轴方向形成夹角；
第四偏振光检偏器34，用于对旋转后的第二线偏振光进行分光，并将透射出的光输出至第二偏振分光棱镜。
具体地，在光线传输过程中，第一偏振光检偏器21和第三偏振光检偏器32均可以净化线偏振光，然后通过同步控制第一旋转起偏器22和第二旋转起偏器33的旋转角度，可以实现两路线偏振光偏振轴的偏转同步控制，之后再分别通过第二偏振光检偏器23和第四偏振光检偏器34，可以实现对旋转后的线偏振光的衰减。
更进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，如图3所示，第一偏振光检偏器21和第二偏振光检偏器23之间偏转90度；第三偏振光检偏器32和第四偏振光检偏器34之间偏转90度。这样可以使其入射偏振光在衰减后，偏振方向偏转90度，衰减后的第一线偏振光为s偏振光，第二线偏振光为p偏振光，即原来的p偏振光和s偏振光的偏振方向发生了变化，进而保证在第一偏振分光棱镜透射的光，在第二偏振分光棱镜的分光面上为反射光，实现两路分光的补偿合束，抵消分光不均衡造成的能量起伏偏差。
需要注意的是，由于分光后的p偏振光的消光比一般最高做到1000：1，s偏振光的消光比则只有25:1，无法满足动态范围40dB的衰减指标需求，因此在第一路衰减单元和第二路衰减单元内均可以加入消光比不低于10000:1的偏正光检偏器件，即第一偏振光检偏器21、第二偏振光检偏器23、第三偏振光检偏器32和第四偏振光检偏器34的消光比均不低于10000:1。
在具体实施时，为了确保满足40dB的动态指标要求，第一偏振光检偏器21、第二偏振光检偏器23、第三偏振光检偏器32和第四偏振光检偏器34均可以为格兰-泰勒棱镜，即利用格兰-泰勒棱镜作为检偏器对两路偏振光进行检偏。格兰-泰勒棱镜比格兰-汤姆森棱镜具有更宽的波段，更高的光束透过率及偏振度，其透过波长可延伸至紫外波段。如图4所示，由于是空气间隙，且其入射光线在反射界面上的入射角接近布儒斯特角，使得反射损失降到最低，且具有较强的抗损伤能力；格兰-泰勒棱镜的孔径角较小，全孔径角仅为8度，对称孔径角为5.5度。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述高重频激光分光同步精密衰减器中，第一旋转起偏器22和第二旋转起偏器33均可以为λ/2波片。λ/2波片可以对偏振光进行旋转。如图5所示，线偏振光垂直入射到λ/2波片，透射光仍为线偏振光，假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为θ，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位转过2θ角。本发明选择的可以是λ/2空气隙零级波片，空气隙零级波片的两片石英装在镜圈中形成空气隙，且它们的快慢轴相互垂直，产生相位延时，它对波长、温度系数和入射角不敏感。
在实际应用中，以图5为例，当第一线偏振光通过第一偏振光检偏器21(如格兰-泰勒棱镜)时，如果格兰-泰勒棱镜方向不是水平方向，将反射一部分激光，剩余的激光经过第一旋转起偏器22(如λ/2波片)后，发生偏转，当偏转后的激光通过第二偏振光检偏器23时，再次受到检偏的作用，反射一部分激光。精确地控制λ/2波片的旋转角度，就能实现对输出能量衰减的连续调节，激光经过起偏器和检偏器的两路衰减，达到所需能量大小。在光的反射方向，可以有吸收装置吸收激光。需要强调的是，由于本发明采用了两路衰减单元，因此需要对每一路的衰减控制进行单独标定。
综上，本发明实施例提供的一种高重频激光分光同步精密衰减器，包括：第一偏振分光棱镜，用于将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；第一路衰减单元，用于对第一线偏振光进行衰减；第二路衰减单元，用于对第二线偏振光进行衰减；第二偏振分光棱镜，用于将衰减后的第一线偏振光和第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。这样通过对高重频激光的偏振分光，然后对分光后具有较好偏振特性的两束激光分别进行同步衰减，再经合束后，获得衰减后的高重频激光，可实现高重频激光的动态高精度的衰减控制，能量透过率高，可满足高重频激光的半实物仿真试验需求。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的高重频激光分光同步精密衰减器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种高重频激光分光同步精密衰减器，其特征在于，包括：
第一偏振分光棱镜，用于将入射的高重频激光分成偏振态相互垂直的第一线偏振光和第二线偏振光；
第一路衰减单元，用于对所述第一线偏振光进行衰减；所述第一路衰减单元包括：
第一偏振光检偏器，用于过滤掉所述第一线偏振光中的杂光；
第一旋转起偏器，用于对过滤后的所述第一线偏振光进行旋转，使所述第一线偏振光的偏振轴与第二偏振光检偏器的主轴方向形成夹角；
所述第二偏振光检偏器，用于对旋转后的所述第一线偏振光进行分光，并将透射出的光输出至第一反射镜；所述第一偏振光检偏器和所述第二偏振光检偏器之间偏转90度；
所述第一反射镜，用于将所述第二偏振光检偏器输出的光反射至第二偏振分光棱镜；
第二路衰减单元，用于对所述第二线偏振光进行衰减；所述第二路衰减单元包括：
第二反射镜，用于将所述第二线偏振光反射至第三偏振光检偏器；
所述第三偏振光检偏器，用于过滤掉所述第二线偏振光中的杂光；
第二旋转起偏器，用于对过滤后的所述第二线偏振光进行旋转，使所述第二线偏振光的偏振轴与第四偏振光检偏器的主轴方向形成夹角；所述第一旋转起偏器和所述第二旋转起偏器的旋转角度是同步控制的；
所述第四偏振光检偏器，用于对旋转后的所述第二线偏振光进行分光，并将透射出的光输出至所述第二偏振分光棱镜；所述第三偏振光检偏器和所述第四偏振光检偏器之间偏转90度；
第二偏振分光棱镜，用于将衰减后的所述第一线偏振光和所述第二线偏振光进行合束，获得衰减后的高重频激光。
2.根据权利要求1所述的高重频激光分光同步精密衰减器，其特征在于，所述第一偏振光检偏器、所述第二偏振光检偏器、所述第三偏振光检偏器和所述第四偏振光检偏器的消光比均不低于10000:1。
3.根据权利要求2所述的高重频激光分光同步精密衰减器，其特征在于，所述第一偏振光检偏器、所述第二偏振光检偏器、所述第三偏振光检偏器和所述第四偏振光检偏器均为格兰-泰勒棱镜。
4.根据权利要求1所述的高重频激光分光同步精密衰减器，其特征在于，所述第一旋转起偏器和所述第二旋转起偏器均为λ/2波片。
5.根据权利要求1所述的高重频激光分光同步精密衰减器，其特征在于，所述第一偏振分光棱镜输出的所述第一线偏振光为p偏振光，所述第二线偏振光为s偏振光；
衰减后的所述第一线偏振光为s偏振光，所述第二线偏振光为p偏振光。
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