CN113346336A - 一种自准直共口径激光偏振合成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的一种自准直共口径激光偏振合成装置，包括：本振激光器、用于对所述本振激光器产生的激光束进行分束和偏振的偏振器件、用于对分束和偏振的激光进行放大的两路放大链路，所述放大链路包括两路泵浦系统、旋光镜和相位共轭镜。本发明不需要复杂精密的光路调整机构，相位共轭镜保证了两束光的方向完全一致，自动准直，因此无需对光路进行调整。实际使用过程中由于稳定性或环境变化造成的光路变形也不会影响合成效果，适合于需要长时间工作的激光加工和复杂苛刻的军事环境应用。

Description

一种自准直共口径激光偏振合成装置
技术领域
本发明涉及固体激光技术领域，具体涉及一种自准直共口径激光偏振合成装置。
背景技术
激光偏振合成是一种普遍使用的非相干合成方法，利用两束偏振方向相互垂直的激光通过合束偏振镜后一束透射，一束反射后共口径输出，从而提高激光输出亮度的方法，然而采用这种方法需要对合束偏振镜的位置、角度以及两束入射光的角度进行精确的调整，以保证合束后的两束光位置及方向一致，同时通过偏振镜后的损耗最小。
现有技术存在的技术问题是：通常的偏振合成方法在实际使用中带来的问题包括：调整偏差造成的激光功率损耗；光路调整机构精密复杂，长期可靠性不高；将两束光的方向调成完全一致很困难，需要借助精密的仪器(如平行光管)，同时很难保证实际使用中的稳定性，而两束光方向不一致会造成激光光斑在远处分离或者通过会聚后的聚焦点分离，从而达不到激光合成的目的。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供一种自准直共口径激光偏振合成装置，该装置采用采用同一本振、分光放大，利用光学相位共轭镜作为双程放大系统的反射镜来解决这个问题，同一偏振镜同时作为分光和偏振合成器件，两束合成光的位置与方向无需调整，自动准直，输出为致密完整的共口径光斑。其具体技术方案如下：
本发明实施例提供的一种自准直共口径激光偏振合成装置，包括：
本振激光器、用于对所述本振激光器产生的激光束进行分束和偏振的偏振器件、用于对分束和偏振的激光进行放大的两路放大链路，所述放大链路包括两路泵浦系统、旋光镜和相位共轭镜。
进一步的，所述本振激光器采用本振加功率放大的MOPA结构。
进一步的，所述两路泵浦系统可以相同、也可以不同，每个泵浦系统包括泵浦腔、泵浦光源和激光工作物质。
进一步的，所述偏振器件为格林棱镜或介质膜偏振片。
进一步的，所述旋光镜是45度法拉第旋光器或者是四分之一波片。
进一步的，所述相位共轭镜包括如下具有共轭功能的器件之一种：
四波混频效应的光栅、基于布里渊散射效应的液体或光纤相位共轭镜。
本发明实施例提供的一种自准直共口径激光偏振合成装置，包括：本振激光器、用于对所述本振激光器产生的激光束进行分束和偏振的偏振器件、用于对分束和偏振的激光进行放大的两路放大链路，所述放大链路包括两路泵浦系统、旋光镜和相位共轭镜。本发明不需要复杂精密的光路调整机构，相位共轭镜保证了两束光的方向完全一致，自动准直，因此无需对光路进行调整。实际使用过程中由于稳定性或环境变化造成的光路变形也不会影响合成效果，适合于需要长时间工作的激光加工和复杂苛刻的军事环境应用。
附图说明
图1是本发明一种自准直共口径激光偏振合成装置优选结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行说明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1是本发明一种自准直共口径激光偏振合成装置优选结构示意图，包括：激光器采用本振加功率放大的MOPA结构，由本振激光器[1]、偏振器件[2]、2条放大链路[3][4]组成，每个放大链路都包括泵浦系统[a][b]、旋光器[5][6]和相位共轭镜[7][8]。本振[1]输出激光可以是自然偏振、线偏振或圆偏振光，偏振器件[2]是具备检偏功能的偏振器件如格林兰棱镜或介质膜偏振片等，本振光通过偏振器件[2]一路透射一路反射分成偏振方向互相垂直的2路光，分别作为放大链路[3][4]的种子源；每个放大链路可以有多个相同或不同的泵浦系统[a][b]，每个泵浦系统均由泵浦腔、泵浦光源和激光工作物质等组成。放大链路[3][4]采用双程放大，经过泵浦系统[a][b]功率放大后的激光经过旋光器[5][6]进入到相位共轭镜[7][8]；旋光器[5][6]可以是45度法拉第旋光器或者是四分之一波片，其作用是保证激光往返后偏振面旋转90度；相位共轭镜[7][8]作为双程放大的反射镜，由具有相位共轭功能的器件组成，例如基于四波混频效应的光栅、基于布里渊散射效应的液体或光纤相位共轭镜等。经过相位共轭镜[7][8]产生的相位共轭激光方向与入射光波相反，原路返回，两次经过旋光器[5][6]后偏振方向旋转90度，经过偏振器件[2]时原来透射的激光返回后变成反射，原来反射的变成透射，在偏振器件[2]后合成一束输出。
激光束去程时，本振激光器输出经过偏振器件分成两路，一路偏振方向垂直于纸面经偏振器件反射进入放大链路1，另一路偏振方向平行于纸面经偏振器件透射进入放大链路2。激光束返程时，放大链路1放大后激光往返经过旋光镜5偏振面旋转90度平行于纸面，在偏振器件处透射；放大链路2激光往返经过旋光镜6偏振面旋转90度垂直于纸面，在偏振器件处反射。
本发明采用激光二极管泵浦被动调Q激光器作为本振，由介质膜偏振镜分成两路，每路激光0.6mJ/100Hz/12ns，放大链路是两路四级双程放大系统，采用基于布里渊散射的液体作为光学相位共轭镜，往返通过45度法拉第旋光器后两路激光偏振方向各旋转90度，通过同一介质膜偏振镜后合成一束，出口为致密完整的共口径光斑，光路完全一致，远场及平行光管检查均未发现分光现象。
本发明不需要复杂精密的光路调整机构，相位共轭镜保证了两束光的方向完全一致，自动准直，因此无需对光路进行调整。实际使用过程中由于稳定性或环境变化造成的光路变形也不会影响合成效果，适合于需要长时间工作的激光加工和复杂苛刻的军事环境应用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种自准直共口径激光偏振合成装置，其特征在于，包括：
本振激光器、用于对所述本振激光器产生的激光束进行分束和偏振的偏振器件、用于对分束和偏振的激光进行放大的两路放大链路，所述放大链路包括两路泵浦系统、旋光镜和相位共轭镜。
2.根据权利要求1所述的自准直共口径激光偏振合成装置，其特征在于，所述本振激光器采用本振加功率放大的MOPA结构。
3.根据权利要求1所述的自准直共口径激光偏振合成装置，其特征在于，所述两路泵浦系统可以相同、也可以不同，每个泵浦系统包括泵浦腔、泵浦光源和激光工作物质。
4.根据权利要求1所述的自准直共口径激光偏振合成装置，其特征在于，所述偏振器件为格林棱镜或介质膜偏振片。
5.根据权利要求1所述的自准直共口径激光偏振合成装置，其特征在于，所述旋光镜是45度法拉第旋光器或者是四分之一波片。
6.根据权利要求1所述的自准直共口径激光偏振合成装置，其特征在于，所述相位共轭镜包括如下具有共轭功能的器件之一种：
四波混频效应的光栅、基于布里渊散射效应的液体或光纤相位共轭镜。
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