CN115939915B - 一种双前端cpa激光系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双前端CPA激光系统，包括前端CPA系统、后端CPA系统、合束装置和清洁装置，所述前端CPA系统产生的脉冲激光通过所述合束装置后进入所述清洁装置，然后进入所述后端CPA系统进一步放大；所述前端CPA系统包括第一前端CPA系统和第二前端CPA系统，所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统均接入所述合束装置；所述合束装置包括发散角补偿装置、色散补偿装置、开关和偏振转换装置、第一反射镜、第二反射镜和偏振分束片；所述开关和偏振转换装置包括第一通光小孔、挡光板、半波片和第二通光小孔。满足不同激光切换，保证切换后激光光路方向不变，切换前后激光的脉宽，发散角等参数保持一致。

Description

一种双前端CPA激光系统

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种双前端CPA激光系统。

背景技术

基于CPA技术，强场激光光强可达10²⁰W/cm²，高光强与激光相互作用时，要求激光的对比度更高，双CPA系统如图1所示是常用的提高激光对比度的方法，包括CPA1、CPA2和清洁装置，CPA1产生mJ量级激光脉冲，经清洁装置“清洁”后获得“干净”的激光脉冲，然后进入CPA2进一步放大。

CPA1包括振荡器、展宽器1、泵浦1、放大系统1和压缩器1，CPA2包括展宽器2、泵浦2、放大系统2和压缩器2。其中振荡器产生超短脉冲激光作为种子源，脉冲宽度通常为皮秒或飞秒量级，种子源经过展宽器对脉冲进行时间展宽后获得长脉冲，脉宽长度几十皮秒到纳秒量级，具体展宽后的脉宽长度取决于最终需要放大的能量，利用放大器系统对已经展宽的长脉冲进行能量放大获得高能量脉冲，放大器需要高能脉冲激光作为放大器的激励源，高能量的激光脉冲最后通过压缩器将脉冲的时间尺度压缩到最小，同种子源的脉宽量级，从而获得高峰值功率的强场激光脉冲。其中CPA1将nJ量级的种子脉冲放大到mJ量级，这种激光增益大，激光光斑尺寸小，容易出现光路失调导致激光系统故障，且在实际应用过程中，现有技术中双CPA系统无法满足切换两种相同或不同对比度的激光的要求。

发明内容

本发明提供一种双前端CPA激光系统，可满足两种相同或者不同对比度的激光经前端CPA系统后进入后续CPA系统中放大，保证切换前后，激光光路不变，且激光脉宽，发散角等参数保持一致。

具体技术方案如下：一种双前端CPA激光系统，包括前端CPA系统、后端CPA系统、合束装置和清洁装置，所述前端CPA系统产生的脉冲激光通过所述合束装置后进入所述清洁装置，然后进入所述后端CPA系统进一步放大；

所述前端CPA系统包括第一前端CPA系统和第二前端CPA系统，所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统均接入所述合束装置；所述第一前端CPA系统包括第一振荡器、第一展宽器、第一泵浦、第一放大系统和第一压缩器，所述第二前端CPA系统包括第二振荡器、第二展宽器、第二泵浦、第二放大系统和第二压缩器，所述后端CPA系统包括第三展宽器、第三泵浦、第三放大系统和第三压缩器；

所述合束装置包括发散角补偿装置、色散补偿装置、开关和偏振转换装置、第一反射镜、第二反射镜和偏振分束片；

所述开关和偏振转换装置包括第一通光小孔、挡光板、半波片和第二通光小孔；根据所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光光束偏振方向是否相同，所述开关和偏振转换装置在多个位置之间切换以使得所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统中的一个输出的脉冲激光输出，且控制输出激光光束的偏振方向为竖直偏振光或水平偏振光；

所述清洁装置为交叉偏振波系统，用于提升所述脉冲激光的对比度。

优选的，当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光为相同偏振方向时，所述开关和偏振转换装置位于第一位置以使得所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光输出，或者平移到第二位置以使得所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光输出。

优选的，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为相同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光被所述挡光板遮挡，并且所述第二通光小孔不接入光路，所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光通过所述第一通光小孔，并依次经过所述第一反射镜、偏振分束片和第二反射镜，再经半波片然后进入所述清洁装置。

优选的，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为相同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光被挡光板遮挡，并且所述第一通光小孔不接入光路，所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光经所述半波片、偏振分束片、第二反射镜和第二通光小孔然后进入所述清洁装置。

优选的，所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为水平偏振光，在经半波片后由水平偏振光转为竖直偏振光。

优选的，当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光为不同偏振方向时，所述开关和偏振转换装置位于第三位置以使得所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光输出，或者平移到第四位置以使得所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光输出。

优选的，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为不同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光被挡光板遮挡，并且所述半波片不接入光路，所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光通过所述第一通光小孔，并依次经过所述第一反射镜、偏振分束片和第二反射镜，再经第二通光小孔然后进入所述清洁装置。

优选的，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为不同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光被挡光板遮挡，并且所述第一通光小孔不接入光路，所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光经所述第二通光小孔、偏振分束片、第二反射镜和半波片然后进入所述清洁装置。

优选的，所述第一前端CPA系统输出脉冲激光为水平偏振光；

所述第二前端CPA系统输出脉冲激光为竖直偏振光，经所述半波片后由竖直偏振光转变为水平偏振光。

优选的，所述发散角补偿装置包括由一对正透镜组成的第一透镜组，以及由一个负透镜和一个正透镜组成的第二透镜组；

当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光的光斑尺寸小于预定阈值时，将所述第一透镜组接入光路，并通过改变两正透镜之间的距离来改变所述脉冲激光的发散角；

当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光的光斑尺寸大于或等于所述预定阈值时，将所述第二透镜组接入光路，并通过改变负透镜和正透镜之间的距离来改变所述脉冲激光的发散角。

所述色散补偿装置包括两个相同的不等腰直角三棱镜，所述两个三棱镜的斜边相对且平行放置，所述两个三棱镜其余两个直角边分别对应平行放置，其中一个三棱镜固定不动，使另一个三棱镜沿着长直角边方向平移以改变色散量。

本发明的有益效果如下：

本发明提供双前端CPA激光系统，双前端CPA系统均接入后续CPA系统，双前端CPA系统输出两种相同或者不同对比度的激光，经前端CPA系统耦合进入后续CPA系统中放大，方便不同激光切换，且保证切换后激光光路方向不变，切换前后激光的脉宽，发散角等参数保持一致。

附图说明

图1示出了现有技术中双CPA系统示意图；

图2示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统示意图；

图3示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中合束装置示意图；

图4示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图；

图5示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图；

图6示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图；

图7示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图；

图8示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中发散角补偿装置示意图；

图9示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中色散补偿装置示意图；

其中，1、第一通光小孔；2、挡光板；3、半波片；4、第二通光小孔；5、偏振分束片；6、第一反射镜；7、第二反射镜。

具体实施方式

下面对本申请的实施方式作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例

本发明提供了一种双前端CPA激光系统本，双前端CPA系统均接入后续CPA系统，双前端CPA系统输出两种相同或者不同对比度的激光，经前端CPA系统耦合进入后续CPA系统中放大，方便不同激光切换，且保证切换后激光光路方向不变，切换前后激光的脉宽，发散角等参数保持一致。

图2示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统示意图，双前端CPA激光系统包括：第一前端CPA系统，第二前端CPA系统，后端CPA系统，合束装置和清洁装置。第一前端CPA系统和第二前端CPA系统产生的mJ量级的脉冲激光通过合束装置后进入清洁装置，通过清洁装置，将激光对比度提升后进入后端CPA系统进一步放大。优选的，清洁装置可以是交叉偏振波系统。

第一前端CPA系统包括第一振荡器，第一展宽器，第一泵浦，第一放大系统和第一压缩器。第二前端CPA系统包括第二振荡器，第二展宽器，第二泵浦，第二放大系统和第二压缩器。第一前端CPA系统中第一振荡器产生种子激光，种子激光经过第一展宽器后进入第一放大系统放大为脉冲激光，第一放大系统的能量由第一泵浦提供，然后进入第一压缩器进行脉宽压缩。同理，第二前端CPA系统中第二振荡器产生种子激光，种子激光经过第二展宽器后进入第二放大系统放大，第二放大系统的能量由第二泵浦提供，然后进入第二压缩器进行脉宽压缩，获得脉冲激光。

来自第一前端CPA系统和第二前端CPA系统的激光脉冲经合束装置、清洁装置进入后端CPA系统，后端CPA系统包括第三展宽器，第三泵浦，第三放大系统，第三压缩器。来自清洁装置的激光脉冲经过第三展宽器后进入第三放大系统放大，第三放大系统的能量由第三泵浦提供，然后进入第三压缩器进行脉宽压缩。

图3示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中合束装置示意图。合束装置包括发散角补偿装置、色散补偿装置、开关和偏振转换装置、第一反射镜6、第二反射镜7和偏振分束片5。

偏振分束片5为对水平偏振激光透过，垂直偏振激光反射的偏振分束片。第一前端CPA系统输出的脉冲激光经过发散角补偿装置后通过开关和偏振转换装置后，经过第一反射镜6反射，传输方向偏转90°后透过偏振分束片5，经第二反射镜7反射，传输方向偏转90°后再次进入开关和偏振转换装置后，输出进入到清洁装置。第二前端CPA系统输出的脉冲激光经过色散补偿装置后通过开关和偏振转换装置后，经过偏振分束片5，传输方向偏转90°后，经第二反射镜7反射，传输方向偏转90°后再次进入开关和偏振转换装置输出进入到清洁装置。

为方便描述，图4～7中，第一前端CPA系统经过发散角补偿装置后进入开关和偏振转换装置的脉冲激光命名为光束1，第二前端CPA系统经过色散补偿装置后进入开关和偏振转换装置的脉冲激光命名为光束2，经第二反射镜7反射后进入开关和偏振转换装置的脉冲激光命名为光束3。光束1、光束2和光束3相互平行、间隔相同为L，且光束1和光束2传输方向相同，光束3传输方向与光束1和光束2相反。

如图4中示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关&偏振转换装置示意图，当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光光束偏振方向相同，且均为水平偏振光时，开关和偏振转换装置处于位置一，开关和偏振转换装置按照垂直于光束1、光束2、光束3方向设置，可平移移动，包括四个元件，四个元件设置于同一挡光平台上，四个元件相对距离为L，四个元件分别为第一通光小孔1，挡光板2，半波片3，第二通光小孔4。

开关和偏振转换装置处于位置一，光束1通光小孔1，光束2由挡光板2遮挡，光束3通过半波片3，第二通光小孔4不接入光路。第一前端CPA系统输出的光束1为水平偏振光，经过发散角补偿装置后仍为水平偏振光，通过开关和偏振转换装置中的第一通光小孔1后，经第一反射镜6反射，进入偏振分束片5透射后，到达第二反射镜7传输方向转90°后经过开关和偏振转换装置中的半波片3，由水平偏振光转换为竖直偏振光光束3，然后进入清洁装置。

图5示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图，开关和偏振转换装置向左平移距离L处于位置二，此时第一通光小孔1不接入光路，挡光板2遮挡光束1，半波片3通过光束2，第二通光小孔4通过光束3。第二前端CPA系统输出的光束2为水平偏振光，经过色散补偿装置后仍为水平偏振光，经半波片3后其水平偏振光转换为竖直偏振光，经偏振分束片5反射后，到达第二反射镜7，传输方向转90°后经过第二通光小孔4，输出光束3为竖直偏振光，然后进入清洁装置。

通过改变开关和偏振转换装置的位置，使第一前端CPA系统和第二前端CPA系统中其中任一光束输出，且输出光束为竖直偏振光，若第一前端CPA系统和第二前端CPA系统相同，此时输出脉冲激光偏振方向相同。

当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光光束偏振方向不同时，若第一前端CPA系统输出脉冲激光为水平偏振光和第二前端CPA系统输出脉冲激光为竖直偏振光，则开关和偏振转换装置的具体工作方式如下：

图6示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图，第一前端CPA系统通过开关和偏振转换装置时，开关和偏振转换装置处于位置三，第一通光小孔1透过光束1，挡光板2遮挡光束2，半波片3不接入，第二通光小孔4透过光束3。第一前端CPA系统输出的脉冲激光光束1为水平偏振光，依次经过发散角补偿装置、第一通光小孔1、第一反射镜后6，光束1传输方向偏转90°经偏振分束片5到达第二反射镜7，光束1传输方向转90°后经过开关和偏振转换装置中的通光小孔4，激光偏振方向保持为水平偏振，然后进入清洁装置。

图7示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中开关和偏振转换装置示意图，通过开关和偏振转换装置向左移动距离L，开关和偏振转换装置处于位置四，第一通光小孔1不接入光路，挡光板2遮挡光束1，第二通光小孔4通过光束2，半波片3通过光束3。第二前端CPA系统输出的脉冲激光光束2为竖直偏振光，经过色散补偿装置、第二通光小孔4、偏振分束片5到达第二反射镜7后，光束2传输方向转90°后经过半波片3后由竖直偏振光转变为水平偏振光，然后进入清洁装置。

通过改变开关和偏振转换装置的位置，使偏振方向相互垂直的第一前端CPA系统和第二前端CPA系统中任一系统输出的脉冲激光转换为水平偏振光输出。优选的，根据清洁装置以及后端CPA系统的需求，可增加半波片组或波片或波片组进一步改变偏振光方向。优选的，当两个前端系统不同时，如一个为再生放大前端，另一个为OPCPA前端，则可能存在两个前端偏振不同的情况。

图8示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中发散角补偿装置示意图，发散角补偿装置包括一对焦距相同的共焦正透镜，透镜F1和透镜F2，透镜均放置在真空环境中。当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光光斑接近，尺寸相差小于20％，沿着光路方向透镜依次为F1和F2，透镜F1和F2焦距相同。利用光束分析仪测量第二前端CPA系统输出的脉冲激光发散角为A，再利用光束分析仪测量第一前端CPA系统输出的脉冲激光的发散角，通过微调透镜F2位置，改变透镜F1和透镜F2的间距，使第一前端CPA系统输出的脉冲激光的发散角为A。

当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光不同，第一前端CPA系统输出的脉冲激光光斑尺寸为A，第二前端CPA系统输出的脉冲激光光斑尺寸为B，当A<B，且(B/A-1)≥20％时，利用一对正负透镜，负透镜F3和正透镜F4，负透镜F3的焦距为f3，正透镜F4的焦距为f4，f4/f3＝B/A。在后端CPA系统压缩器2输出处先利用光束分析仪测量第二前端CPA系统输出的脉冲激光发散角为B。测量第一前端CPA系统输出的脉冲激光发散角，然后通过微调正透镜F4位置，改变负透镜F3和正透镜F4的间距，使第一前端CPA系统输出的脉冲激光发散角为B。

图9示出了本发明一个实施例中双前端CPA激光系统中色散补偿装置示意图，色散补偿装置由两个三棱镜组成，三棱镜为非等边直角三棱镜，三棱镜的三个边分别为短直角边X，长直角边Y和斜边Z，其中短直角边X所对底角角度大于2°且小于30°。两个三棱镜的斜边Z平行放置，使短直角边X和长直角边Y平行，其中一个三棱镜固定，另一个三棱镜可沿着长直角边Y的方向移动。脉冲激光垂直于三棱镜长直角边Y入射，从另一个三棱镜长直角边Y输出，在后端CPA系统中第三压缩器输出处测量第一前端CPA系统输出脉冲激光的脉宽，通过调试第三压缩器使脉冲激光宽度最短。再在后端CPA系统中第三压缩器输出处先测量第二前端CPA系统输出脉冲激光的脉宽，沿着三棱镜长直角边Y的方向移动一个三棱镜，改变三棱镜的插入量从而改变色散，使第二前端CPA系统输出脉冲激光宽度最短，此时第一前端CPA系统和第二前端CPA系统作为前段时，脉宽输出最短。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种双前端CPA激光系统，其特征在于，包括前端CPA系统、后端CPA系统、合束装置和清洁装置，所述前端CPA系统产生的脉冲激光通过所述合束装置后进入所述清洁装置，然后进入所述后端CPA系统进一步放大；

所述前端CPA系统包括第一前端CPA系统和第二前端CPA系统，所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统均接入所述合束装置；所述第一前端CPA系统包括第一振荡器、第一展宽器、第一泵浦、第一放大系统和第一压缩器，所述第二前端CPA系统包括第二振荡器、第二展宽器、第二泵浦、第二放大系统和第二压缩器，所述后端CPA系统包括第三展宽器、第三泵浦、第三放大系统和第三压缩器；

所述合束装置包括发散角补偿装置、色散补偿装置、开关和偏振转换装置、第一反射镜(6)、第二反射镜(7)和偏振分束片(5)；

所述开关和偏振转换装置包括第一通光小孔(1)、挡光板(2)、半波片(3)和第二通光小孔(4)；根据所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光光束偏振方向是否相同，所述开关和偏振转换装置在多个位置之间切换以使得所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统中的一个脉冲激光输出，且控制输出激光光束的偏振方向为竖直偏振光或水平偏振光；

所述清洁装置为交叉偏振波系统，用于提升所述脉冲激光的对比度；

当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光为相同偏振方向时，所述开关和偏振转换装置位于第一位置以使得所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光输出，或者平移到第二位置以使得所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光输出；

当第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出脉冲激光为不同偏振方向时，所述开关和偏振转换装置位于第三位置以使得所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光输出，或者平移到第四位置以使得所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光输出。

2.根据权利要求1所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为相同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光被所述挡光板(2)遮挡，并且所述第二通光小孔(4)不接入光路，所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光通过所述第一通光小孔(1)，并依次经过所述第一反射镜(6)、偏振分束片(5)和第二反射镜(7)，再经半波片(3)然后进入所述清洁装置。

3.根据权利要求1所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为相同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光被挡光板(2)遮挡，并且所述第一通光小孔(1)不接入光路，所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光经所述半波片(3)、偏振分束片(5)、第二反射镜(7)和第二通光小孔(4)然后进入所述清洁装置。

4.根据权利要求2或3所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为水平偏振光，在经半波片(3)后由水平偏振光转为竖直偏振光。

5.根据权利要求1所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为不同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光被挡光板(2)遮挡，并且所述半波片(3)不接入光路，所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光通过所述第一通光小孔(1)，并依次经过所述第一反射镜(6)、偏振分束片(5)和第二反射镜(7)，再经第二通光小孔(4)然后进入所述清洁装置。

6.根据权利要求1所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光为不同偏振方向时，调整所述开关和偏振转换装置，使所述第一前端CPA系统输出的脉冲激光被挡光板(2)遮挡，并且所述第一通光小孔(1)不接入光路，所述第二前端CPA系统输出的脉冲激光经所述第二通光小孔(4)、偏振分束片(5)、第二反射镜(7)和半波片(3)然后进入所述清洁装置。

7.根据权利要求5或6所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，所述第一前端CPA系统输出脉冲激光为水平偏振光；

所述第二前端CPA系统输出脉冲激光为竖直偏振光，经所述半波片(3)后由竖直偏振光转变为水平偏振光。

8.根据权利要求1所述的双前端CPA激光系统，其特征在于，所述发散角补偿装置包括由一对正透镜组成的第一透镜组，以及由一个负透镜和一个正透镜组成的第二透镜组；

当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光的光斑尺寸小于预定阈值时，将所述第一透镜组接入光路，并通过改变两正透镜之间的距离来改变所述脉冲激光的发散角；

当所述第一前端CPA系统和第二前端CPA系统输出的脉冲激光的光斑尺寸大于或等于所述预定阈值时，将所述第二透镜组接入光路，并通过改变负透镜和正透镜之间的距离来改变所述脉冲激光的发散角，

所述色散补偿装置包括两个相同的不等腰直角三棱镜，所述两个三棱镜的斜边相对且平行放置，所述两个三棱镜其余两个直角边分别对应平行放置，其中一个三棱镜固定不动，使另一个三棱镜沿着长直角边方向平移以改变色散量。