CN110718844A - 一种激光能量稳定放大控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光能量稳定放大控制装置及其控制方法，属于激光技术及器件领域。激光能量稳定放大控制装置沿着激光信号传输方向依次设置有前级放大器、腔外偏振片、45°转子、45°法拉第旋光器、激光谐振放大器、探测反馈控制模块。本发明能结合线性稳定放大器和多程饱和放大器的工作特性，并采用端镜漏光实时检测实时反馈的方式，通过调节线性稳定放大器的增益放大倍数实现激光能量的高稳定性放大控制，不仅可以实现极高放大倍数的增益能力，而且激光能量稳定性极高，激光信号柔性传输，性能可靠稳定，可以抑制前级激光信号的注入能量抖动和自身的增益起伏，装置较简单，成本较低，可靠性好，适应于不同脉冲宽度精密时域整形的激光信号。

Description

一种激光能量稳定放大控制装置及控制方法

技术领域

本发明属于激光技术及器件领域，具体涉及一种激光能量稳定放大控制装置及其控制方法。

背景技术

高稳定性的激光能量输出对于激光材料加工、医学诊断、精密时空探测等诸多领域具有重要应用价值。同样，应用于惯性约束聚变和极端高能量密度物理研究的高功率激光装置对激光信号的能量稳定性也有苛刻的要求。不同研究目标的精密物理实验需要脉冲宽度从百皮秒到数十纳秒不等的精密时域整形的激光信号。为了满足精密物理实验的需求，通常需要高功率激光装置对不同脉冲宽度精密时域整形的激光信号都具备高能量稳定性。预放大系统是高功率激光装置连接前端系统和主放大系统的关键环节，是激光信号能量控制的主要控制单元。因此，需要高功率激光装置的预放大系统对不同脉冲宽度精密时域整形的激光信号都具备高能量稳定性。

根据“GaoSong，Deng Qinghua，Tang Jun，et al.Energy balance and stabilityanalysisof output energy of pream plifier system in SG-III facility.HIGHPOWER AND PART ICLE BEAM S，25(10)：2541-2545，2013，”的方案，高功率激光装置的预放大系统常常采用双程MOPA线性放大构型，基于半波片和偏振片组合的激光能量控制方法，其输出能量稳定性控制精度在10％左右。但是双程MOPA线性放大构型处于线性放大区，较难抑制前级激光能量注入的抖动和自身的增益起伏，导致固有的激光能量稳定性欠缺。此外，采用半波片控制激光能量只能将激光能量往低处调节，且需要额外配备高精度电动旋转镜架和能量监测卡计，系统较复杂。最重要的是，在实际使用中调节半波片会导致高功率激光装置产生幅频效应，有可能损伤光学元件，影响精密物理实验的效果。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了实现更加稳定和有效的能量稳定放大要求，本发明提出一种激光能量稳定放大控制装置及相应的控制方法，能够结合线性稳定放大器和多程饱和放大器，并采用端镜漏光实时检测实时反馈的方式，进而通过调节线性稳定放大器的增益放大倍数实现激光能量的高稳定性放大控制，不仅可以实现极高放大倍数的增益能力，而且激光能量稳定性极高，适应于不同脉冲宽度精密时域整形的激光信号。

本发明采用的技术方案如下：

一种激光能量稳定放大控制装置，沿着激光信号传输方向依次设置有前级放大器1、腔外偏振片2、45°转子3、45°法拉第旋光器4、激光谐振放大器A、探测反馈控制模块C；

所述激光谐振放大器A包括腔内偏振片5、λ/4波片6、普克尔盒电光开关7、第一端镜8、第二端镜9、增益介质10；所述一端镜8与第二端镜9一起构成激光谐振放大腔。

进一步的，其中所述前级放大器1用以将注入激光信号进行线性放大；所述腔外偏振片2用以在水平放置时透射P偏振态的激光信号、并反射S偏振态的激光信号；所述45°转子3用以将激光信号偏振态旋转45°；所述45°法拉第旋光器4用以将激光信号偏振态旋转45°；所述腔内偏振片5用以在水平放置时透射P偏振态的激光信号、并反射S偏振态的激光信号；

所述λ/4波片6用以将通过它的激光信号的o光、e光附加λ/4的相位差；所述普克尔盒电光开关7用以在特定电压加载下改变通过的激光信号的o光、e光的附加相位差；所述第一端镜8和第二端镜9均为反射镜、用于反射激光信号，且第一端镜8与第二端镜9一起构成激光谐振放大腔；所述第一端镜8还具备部分透光功能用于进行漏光检测；所述增益介质10用以对通过的激光信号提供能量放大作用。

进一步的，所述注入激光依次通过前级放大器1、腔外偏振片2、45°转子3、45°法拉第旋光器4后以S偏振态注入到激光谐振放大器的所述腔内偏振片5中，并在激光谐振放大器中进行放大；当激光信号被放大并达到预设能量值后通过腔内偏振片5以S偏振态从激光谐振放大器中输出，最后依次通过所述45°法拉第旋光器4、45°转子3后从所述腔外偏振片2反射输出。

进一步的，经过腔内偏振片5反射的激光信号依次通过λ/4波片6和普克尔盒电光开关7后到达所述第一端镜8；所述第一端镜8将激光信号反向传输后，再次通过普克尔盒电光开关7、λ/4波片6、腔内偏振片5、增益介质10到达第二端镜9处后、被第二端镜9反射后原路返回，如此往返使得激光信号在激光谐振放大器中被连续放大；当激光信号被放大到预设能量值后从所述腔内偏振片5反射并从激光谐振放大器中输出。

进一步的，所述探测反馈控制模块C包括位于第一端镜8后表面处的光电探测器11，用以-将第一端镜8漏出的激光信号进行光电转换；还包括与光电探测器11通过射频线连接的示波器12，用以读取并显示激光信号的时间波形信息；还包括与示波器12通过网络连接的反馈控制单元13，用以读取示波器12显示的时间波形，并对时间波形进行判断处理，然后将基于对时间波形分析后的调整信号通过网络发送给前级放大器1，从而控制前级放大器1的增益放大倍数，并最终实现能量稳定性优良的激光输出。

进一步的，所述第一端镜8和第二端镜9均为反射镜，其中第一端镜8的反射透射比为99：1，少量透射光用于检测激光放大谐振腔的工作状态。

另一方面本发明还提供了一种基于前述任一控制装置进行激光能量稳定放大控制的方法，包括如下步骤：

S1：将激光信号经前级放大器1线性放大后，沿激光链路经腔外偏振片2、45°转子3、45°法拉第旋光器4后以S偏振态注入到激光谐振放大器的所述腔内偏振片5中，此时激光信号的偏振态为S态；

S2：偏振态为S态的激光信号通过λ/4波片6和未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关7后到达第一端镜8处，所述第一端镜8将激光信号反向传输后，再次通过未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关7、λ/4波片6后、其偏振态旋转90°变为P偏振态，此后普克尔盒电光开关7加载λ/4电压；

S3：偏振态变为P态的激光信号继续经过腔内偏振片5、增益介质10到达第二端镜9处，并被第二端镜9反射后原路返回，如此往返使得激光信号在激光谐振放大器中被连续放大；同时P偏振态的激光信号在激光谐振放大器内往返通过不改变偏振态，即维持P偏振态；

S4：待激光信号在激光谐振放大器内往返通过到指定程数并获得足够增益后，普克尔盒电光开关7撤电，激光信号最后一次往返通过λ/4波片6和未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关7后，其偏振态旋转90°变为S偏振态；

S5：S偏振态的激光信号经腔内偏振片5反射出激光谐振放大器，并依次经45°法拉第旋光器4、45°转子3、腔外偏振片2后输出；

S6：光电探测器11将第一端镜8漏出的激光信号进行光电转换，由示波器12测量其时间波形信息；

S7：反馈控制单元13读取示波器12的时间波形，并对时间波形进行判断处理，最后将基于对时间波形分析后的调整信号通过网络发送给前级放大器1，从而控制前级放大器1的增益放大倍数，并最终实现能量稳定性优良的激光输出。

进一步的，在步骤S7中，所述反馈控制单元13读取时间波形后，对时间波形进行分析和判断，从时间波形的数据中可以判断出当前激光信号的能量稳定性状况，并根据当前激光信号的能量稳定性状况发出相应的调整信号对其进行调整，从而实现输出激光能量稳定性的控制和调整。

进一步的，所述根据当前激光信号的能量稳定性状况发出相应的调整信号对其进行调整具体包括：

若当前激光信号的能量稳定性处于正常范围内，则所述反馈控制单元13不发出任何调整信号给前级放大器1，也不更改前级放大器1的增益放大倍数；

若当前激光信号的能量稳定性较差、且所述激光谐振放大器的注入能量较低时，所述反馈控制单元13发出泵浦功率提升的信号给前级放大器1，从而增加注入到激光谐振放大器的能量；

若当前激光信号的能量稳定性较差、且所述激光谐振放大器的注入能量较高时，所述反馈控制单元13发出泵浦功率下降的信号给前级放大器1，从而减少注入到激光谐振放大器的能量。

进一步的，所述反馈控制单元13控制和调整激光信号能量稳定性的过程为多次迭代的过程。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的激光能量稳定放大控制方案能结合线性稳定放大器和多程饱和放大器的工作特性，并采用端镜漏光实时检测实时反馈的方式，通过调节线性稳定放大器的增益放大倍数实现激光能量的高稳定性放大控制，不仅可以实现极高放大倍数的增益能力，而且激光能量稳定性极高。

2、本发明提供的激光能量稳定放大控制方案中前级放大器的线性放大调节区较宽，适应于不同脉冲宽度精密时域整形的激光信号，调节结果不影响激光信号的幅频效应，并且前级放大器采用全光纤化光路结构，激光信号柔性传输，性能可靠稳定。

3、本发明提供的激光能量稳定放大控制方案的主放大器采用多程饱和放大构型，可以抑制前级激光信号的注入能量抖动和自身的增益起伏。

4、本发明提供的激光能量稳定放大控制方案对光电探测器、示波器的带宽要求较低，不需要配备精密电机辅助，装置较简单，成本较低，可靠性好。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的装置整体结构示意图；

图2为注入能量较低时激光输出的脉冲包络图；

图3为注入能量在最佳工作点附近时激光输出的脉冲包络图；

图4为注入能量较高时激光输出的脉冲包络图；

其中附图标记为：1-前级放大器、2-腔外偏振片、3-45°转子、4-45°法拉第旋光器、5-腔内偏振片、6-λ/4波片、7-普克尔盒电光开关、8-第一端镜、9-第二端镜、10-增益介质、11-光电探测器、12-示波器、13-反馈控制模块、A-激光谐振放大器、C-探测反馈控制模块；

其中，图1中箭头表示激光信号传输方向，IN表示激光注入，OUT表示激光输出，虚线表示光轴；图2-4中横坐标表示时间，单位为纳秒，纵坐标表示归一化强度。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

如图1所示，一种激光能量稳定放大控制装置，沿着激光信号传输方向依次设置有前级放大器1、腔外偏振片2、45°转子3、45°法拉第旋光器4、激光谐振放大器A、探测反馈控制模块C。

所述激光谐振放大器包括腔内偏振片5、λ/4波片6、普克尔盒电光开关7、第一端镜8、第二端镜9、增益介质10；所述一端镜8与第二端镜9一起构成激光谐振放大腔。

其中所述前级放大器1用以将注入激光信号进行线性放大，所述腔外偏振片2用以在水平放置时透射P偏振态的激光信号、并反射S偏振态的激光信号，所述45°转子3用以将激光信号偏振态旋转45°，所述45°法拉第旋光器4用以将激光信号偏振态旋转45°，所述腔内偏振片5用以在水平放置时透射P偏振态的激光信号、并反射S偏振态的激光信号；

所述λ/4波片6用以将通过它的激光信号的o光、e光附加λ/4的相位差。所述普克尔盒电光开关7用以在特定电压加载下改变通过它的激光信号的o光、e光的附加相位差。所述第一端镜8和第二端镜9均为反射镜、用于反射激光信号，且第一端镜8与第二端镜9一起构成激光谐振放大腔；此外，所述第一端镜8还具备部分透光功能，用于进行漏光检测。所述增益介质10用以对通过的激光信号提供能量放大作用。

所述注入激光依次通过前级放大器1、腔外偏振片2、45°转子3、45°法拉第旋光器4后以S偏振态注入到激光谐振放大器的所述腔内偏振片5中，并在激光谐振放大器中进行放大；当激光信号被放大并达到预设能量值后通过腔内偏振片5以S偏振态从激光谐振放大器中输出，最后依次通过所述45°法拉第旋光器4、45°转子3后从所述腔外偏振片2反射输出。

进一步的，所述激光信号在激光谐振放大器中的放大过程为：

经过腔内偏振片5反射的激光信号依次通过λ/4波片6和普克尔盒电光开关7后到达所述第一端镜8，所述第一端镜8将激光信号反向传输后，再次通过普克尔盒电光开关7、λ/4波片6、腔内偏振片5、增益介质10到达第二端镜9处后、被第二端镜9反射后原路返回，如此往返使得激光信号在激光谐振放大器中被连续放大。当激光信号被放大到预设能量值后从所述腔内偏振片5反射并从激光谐振放大器中输出。

所述激光能量稳定放大控制装置还包括用于控制输出激光能量稳定性的探测反馈控制模块C，所述探测反馈控制模块C包括位于第一端镜8后表面处的光电探测器11，用以-将第一端镜8漏出的激光信号进行光电转换；还包括与光电探测器11通过射频线连接的示波器12，用以读取并显示激光信号的时间波形信息；还包括与示波器12通过网络连接的反馈控制单元13，用以读取示波器12显示的时间波形，并对时间波形进行判断处理，然后将基于对时间波形分析后的调整信号通过网络发送给前级放大器1，从而控制前级放大器1的增益放大倍数，并最终实现能量稳定性优良的激光输出。

在一个实施例中，所述示波器12也可以由模数转换器或A/D单元替代，能够使得反馈控制单元13从中读取相应的光电转换后的时间波形信息即可。

实施例二

本实施例用于对前述实施例提供的激光能量稳定放大控制装置的具体参数设计和选择方案、以及所述控制装置的工作机制进行详细说明，在本实施例中所述激光能量稳定放大控制装置包括如下器件：

所述注入激光信号为脉冲宽度为5ns的方波脉冲；所述前级放大器1为纤芯直径为10μm、包层直径为125μm的大模场保偏光纤放大器，该光纤放大器的模场面积较大、饱和能量较高，对注入的激光信号进行线性放大，改变前级放大器1的泵浦功率时前级放大器1输出的激光信号的能量稳定性变化不明显。

所述45°法拉第旋光器4的旋光角度为45°，具备磁致旋光不可逆性，其与腔外偏振片2配合可隔离激光谐振放大腔产生的剩余反射光，从而保护前级放大器1。所述普克尔盒电光开关7可在同步信号的触发控制下加载λ/4电压，用以将通过它的激光信号的o光、e光附加λ/4的相位差。所述第一端镜8和第二端镜9均为反射镜，其中第一端镜8的反射透射比为99：1，少量透射光用于检测激光放大谐振腔的工作状态。所述增益介质10为钕玻璃棒，通光口径为Φ5mm，并采用LD侧面泵浦。所述光电探测器11为上升沿约为43ns的硅基探测器(型号DET100A/M)；所述示波器12的采样率为20Gsa/s、带宽为2.5GHz(型号为DSO-X6004A)。

由于仅需要探测到激光信号的脉冲包络波形，本实施例对光电探测器11、示波器12的带宽等性能要求不高，成本较低。

通过所述反馈控制单元13控制前级放大器1的增益放大倍数，可使所述激光谐振放大腔工作在饱和区。当前级放大器1的注入能量起伏为10％(PV)时，所述激光能量稳定放大控制装置的输出能量起伏仅为1.42％(PV)，所述激光谐振放大器具有良好的能量稳定性，可以有效的抑制前级激光信号的注入能量抖动和自身的增益起伏。此外，当注入到前级放大器1的激光信号能量为1nJ时，前级放大器1可输出大于1μJ的激光能量，所述激光能量稳定放大控制装置最终可输出大于25mJ的激光能量，因此所述激光能量稳定放大控制装置可实现优于10⁷的增益放大能力。

实施例三

本实施例是基于前述任一实施例中的所述激光能量稳定放大控制装置来稳定放大控制激光信号的方法，包括如下步骤：

S1：将偏振态为P态的激光信号经前级放大器1线性放大后，沿激光链路经腔外偏振片2、45°转子3、45°法拉第旋光器4后以S偏振态注入到激光谐振放大器的所述腔内偏振片5中，此时激光信号的偏振态为S态；

S2：偏振态为S态的激光信号通过λ/4波片6和未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关7后到达第一端镜8处，所述第一端镜8将激光信号反向传输后，再次通过未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关7、λ/4波片6后、其偏振态旋转90°变为P偏振态，此后普克尔盒电光开关7加载λ/4电压；

S3：偏振态变为P态的激光信号继续经过腔内偏振片5、增益介质10到达第二端镜9处，并被第二端镜9反射后原路返回，如此往返使得激光信号在激光谐振放大器中被连续放大；同时P偏振态的激光信号在激光谐振放大器内往返通过不改变偏振态，即维持P偏振态；

S4：待激光信号在激光谐振放大器内往返通过到指定程数并获得足够增益后，普克尔盒电光开关7撤电，激光信号最后一次往返通过λ/4波片6和未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关7后偏振态旋转90°变为S偏振态；

S5：S偏振态的激光信号经腔内偏振片5反射出激光谐振放大器，并依次经45°法拉第旋光器4、45°转子3、腔外偏振片2后输出；

S6：光电探测器11将第一端镜8漏出的激光信号进行光电转换，由示波器12测量并显示转换后的激光信号的时间波形信息；

S7：反馈控制单元13读取示波器12显示的时间波形，并对时间波形进行判断处理，最后将基于对时间波形分析后的调整信号通过网络发送给前级放大器1，从而控制前级放大器1的增益放大倍数，并最终实现能量稳定性优良的激光输出。

实施例四

本实施例用于对前述实施例中所述反馈控制单元13对时间波形进行判断处理的具体方式进行进一步的详细说明。

在步骤S7中，所述反馈控制单元13读取时间波形后，对时间波形进行分析和判断；从时间波形的数据中可以判断出当前激光信号的能量稳定性状况。

若当前激光信号的能量稳定性处于正常范围内，则所述反馈控制单元13不发出任何调整信号给前级放大器1，也不会更改前级放大器1的增益放大倍数；

若当前激光信号的能量稳定性较差、且所述激光谐振放大器的注入能量较低时，所述反馈控制单元13发出泵浦功率提升的信号给前级放大器1，从而增加注入到激光谐振放大器的能量；

若当前激光信号的能量稳定性较差、且所述激光谐振放大器的注入能量较高时，所述反馈控制单元13发出泵浦功率下降的信号给前级放大器1，从而减小注入到激光谐振放大器的能量。

此外，反馈控制单元13控制激光信号能量稳定性的过程为多次迭代的过程。

如图2-4所示，所获取的漏出激光信号的时间波形为一系列等间隔(由腔长决定)、幅值不同的脉冲串，示波器12首先读取并记录脉冲串中最高幅值的脉冲的位置和幅度。

如图2所示，当最高幅值脉冲的右侧不存在子脉冲时，即时间波形中脉冲串的幅值呈单调上升趋势时，可判断所述激光谐振放大器的注入能量较低，激光谐振放大器工作在线性放大区，激光信号的能量稳定性较差，此时反馈控制单元13发送给前级放大器1一个泵浦功率提升的指令信号，使得注入到激光谐振放大器的能量增加，进而使激光谐振放大器工作在饱和放大区域，从而提高输出激光的能量稳定性；

而当最高幅值脉冲的右侧存在子脉冲时，判断并读取子脉冲的个数，当子脉冲的脉冲数为3-5个时(如图3所示，图中子脉冲数为4个)，可判断激光谐振放大器的注入能量适中，激光谐振放大器工作在饱和放大区域，激光信号的能量稳定性较好，此时反馈控制单元13不发送指令信号。

如图4所示，当最高幅值脉冲右侧的子脉冲的脉冲数超过5个时(图4中为7个子脉冲)，可判断激光谐振放大器的注入能量较高，激光谐振放大器工作在过饱和区域，激光信号的能量稳定性较差，时间波形方波畸变度较高，不利于精密时域整形，此时反馈控制单元13发送给前级放大器1一个泵浦功率下降的指令信号，使得注入到激光谐振放大器的能量降低，进而使激光谐振放大器工作在饱和放大区域，从而提高输出激光的能量稳定性。

通过前述实施例中提供的控制装置和控制方法，可以结合线性稳定放大器和多程饱和放大器，并采用端镜漏光实时检测、实时反馈的方式，进而通过调节线性稳定放大器的增益放大倍数实现激光能量的高稳定性放大控制，不仅可以实现极高放大倍数的增益能力，而且激光能量稳定性极高，适应于不同脉冲宽度精密时域整形的激光信号。

本发明并不局限于前述的具体实施方式，也不局限于前述所描述的应用场景，可以应用于任一滤波场景中，本发明对此不做限定。并且本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种激光能量稳定放大控制装置，其特征在于，沿着激光信号传输方向依次设置有前级放大器(1)、腔外偏振片(2)、45°转子(3)、45°法拉第旋光器(4)、激光谐振放大器(A)、探测反馈控制模块(C)；

所述激光谐振放大器(A)包括腔内偏振片(5)、λ/4波片(6)、普克尔盒电光开关(7)、第一端镜(8)、第二端镜(9)、增益介质(10)；所述一端镜(8)与第二端镜(9)一起构成激光谐振放大腔。

2.如权利要求1所述的一种激光能量稳定放大控制装置，其特征在于，其中所述前级放大器(1)用以将注入激光信号进行线性放大；所述腔外偏振片(2)用以在水平放置时透射P偏振态的激光信号、并反射S偏振态的激光信号；所述45°转子(3)用以将激光信号偏振态旋转45°；所述45°法拉第旋光器(4)用以将激光信号偏振态旋转45°；所述腔内偏振片(5)用以在水平放置时透射P偏振态的激光信号、并反射S偏振态的激光信号；

所述λ/4波片(6)用以将通过它的激光信号的o光、e光附加λ/4的相位差；所述普克尔盒电光开关(7)用以在特定电压加载下改变通过的激光信号的o光、e光的附加相位差；所述第一端镜(8)和第二端镜(9)均为反射镜、用于反射激光信号，且第一端镜(8)与第二端镜(9)一起构成激光谐振放大腔；所述第一端镜(8)还具备部分透光功能用于进行漏光检测；所述增益介质(10)用以对通过的激光信号提供能量放大作用。

3.如权利要求1所述的一种激光能量稳定放大控制装置，其特征在于，所述注入激光依次通过前级放大器(1)、腔外偏振片(2)、45°转子(3)、45°法拉第旋光器(4)后以S偏振态注入到激光谐振放大器的所述腔内偏振片(5)中，并在激光谐振放大器中进行放大；当激光信号被放大并达到预设能量值后通过腔内偏振片(5)以S偏振态从激光谐振放大器中输出，最后依次通过所述45°法拉第旋光器(4)、45°转子(3)后从所述腔外偏振片(2)反射输出。

4.如权利要求3所述的一种激光能量稳定放大控制装置，其特征在于，经过腔内偏振片(5)反射的激光信号依次通过λ/4波片(6)和普克尔盒电光开关(7)后到达所述第一端镜(8)；所述第一端镜(8)将激光信号反向传输后，再次通过普克尔盒电光开关(7)、λ/4波片(6)、腔内偏振片(5)、增益介质(10)到达第二端镜(9)处后、被第二端镜(9)反射后原路返回，如此往返使得激光信号在激光谐振放大器中被连续放大；当激光信号被放大到预设能量值后从所述腔内偏振片(5)反射并从激光谐振放大器中输出。

5.如权利要求1所述的一种激光能量稳定放大控制装置，其特征在于，所述探测反馈控制模块(C)包括位于第一端镜(8)后表面处的光电探测器(11)，用以－将第一端镜(8)漏出的激光信号进行光电转换；还包括与光电探测器(11)通过射频线连接的示波器(12)，用以读取并显示激光信号的时间波形信息；还包括与示波器(12)通过网络连接的反馈控制单元(13)，用以读取示波器(12)显示的时间波形，并对时间波形进行判断处理，然后将基于对时间波形分析后的调整信号通过网络发送给前级放大器(1)，从而控制前级放大器(1)的增益放大倍数，并最终实现能量稳定性优良的激光输出。

6.如权利要求1所述的一种激光能量稳定放大控制装置，其特征在于，所述第一端镜(8)和第二端镜(9)均为反射镜，其中第一端镜(8)的反射透射比为99：1，少量透射光用于检测激光放大谐振腔的工作状态。

7.一种基于权利要求1－6中的任一控制装置进行激光能量稳定放大控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将激光信号经前级放大器1线性放大后，沿激光链路经腔外偏振片(2)、45°转子(3)、45°法拉第旋光器(4)后以S偏振态注入到激光谐振放大器的所述腔内偏振片(5)中，此时激光信号的偏振态为S态；

S2：偏振态为S态的激光信号通过λ/4波片(6)和未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关(7)后到达第一端镜(8)处，所述第一端镜(8)将激光信号反向传输后，再次通过未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关(7)、λ/4波片(6)后、其偏振态旋转90°变为P偏振态，此后普克尔盒电光开关(7)加载λ/4电压；

S3：偏振态变为P态的激光信号继续经过腔内偏振片(5)、增益介质(10)到达第二端镜(9)处，并被第二端镜(9)反射后原路返回，如此往返使得激光信号在激光谐振放大器中被连续放大；同时P偏振态的激光信号在激光谐振放大器内往返通过不改变偏振态，即维持P偏振态；

S4：待激光信号在激光谐振放大器内往返通过到指定程数并获得足够增益后，普克尔盒电光开关(7)撤电，激光信号最后一次往返通过λ/4波片(6)和未加载λ/4电压的普克尔盒电光开关(7)后，其偏振态旋转90°变为S偏振态；

S5：S偏振态的激光信号经腔内偏振片(5)反射出激光谐振放大器，并依次经45°法拉第旋光器(4)、45°转子(3)、腔外偏振片(2)后输出；

S6：光电探测器(11)将第一端镜(8)漏出的激光信号进行光电转换，由示波器(12)测量其时间波形信息；

S7：反馈控制单元(13)读取示波器(12)的时间波形，并对时间波形进行判断处理，最后将基于对时间波形分析后的调整信号通过网络发送给前级放大器(1)，从而控制前级放大器(1)的增益放大倍数，并最终实现能量稳定性优良的激光输出。

8.一种如权利要求7所述的激光能量稳定放大控制的方法，其特征在于，在步骤S7中，所述反馈控制单元(13)读取时间波形后，对时间波形进行分析和判断，从时间波形的数据中可以判断出当前激光信号的能量稳定性状况，并根据当前激光信号的能量稳定性状况发出相应的调整信号对其进行调整，从而实现输出激光能量稳定性的控制和调整。

9.一种如权利要求8所述的激光能量稳定放大控制的方法，其特征在于，所述根据当前激光信号的能量稳定性状况发出相应的调整信号对其进行调整具体包括：

若当前激光信号的能量稳定性处于正常范围内，则所述反馈控制单元(13)不发出任何调整信号给前级放大器(1)，也不更改前级放大器(1)的增益放大倍数；

若当前激光信号的能量稳定性较差、且所述激光谐振放大器的注入能量较低时，所述反馈控制单元(13)发出泵浦功率提升的信号给前级放大器(1)，从而增加注入到激光谐振放大器的能量；

若当前激光信号的能量稳定性较差、且所述激光谐振放大器的注入能量较高时，所述反馈控制单元(13)发出泵浦功率下降的信号给前级放大器(1)，从而减少注入到激光谐振放大器的能量。

10.一种如权利要求8所述的激光能量稳定放大控制的方法，其特征在于，所述反馈控制单元(13)控制和调整输出激光信号能量稳定性的过程为多次迭代的过程。

Images