[发明专利]一种强激光高品质相位共轭光获取方法及其相位共轭镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种相位共轭镜，属于光学领域。

背景技术

将相位共轭镜(PCM)用于高强度(指高脉冲能量、高功率)激光装置中，对于提升光束质量和降低系统造价均具有重要意义。长期以来，人们一直在努力探索提高PCM保真度、稳定性、负载能力以及稳态和瞬态适应性的方法，以满足强激光系统的应用要求，从而实现其真正意义上的实用化。

受激布里渊散射(SBS)和布里渊增强四波混频(BEFWM)是两种最具应用潜力的相位共轭实现手段。其中SBS结构简单，转换效率高(最高可达95％)，是目前强激光PCM采用的主流技术。然而其共轭声子模起源于介质内的声学噪声，这一固有特性使其存在阈值，在高强度激光作用下保真度及稳定性均无法得到保证，并且SBS多采用聚焦结构，其介质难以承载高的激光功率和能量；相反，BEFWM起始声子场由光波相干拍频驱动形成，不受介质声学驰豫时间制约，且结构上不需聚焦，具有响应快、保真度高、稳定性好等优点，其性能特征恰好与SBS形成鲜明对比。然而BEFWM以往多作为微弱光信号高倍率放大的手段来研究和利用，虽然对小信号有很高的反射率，但系统转换效率却相对较低，在强激光应用中将难以满足实际需要。

高强度激光共轭镜单独应用SBS或BEFWM时都有各自的缺点，不能兼顾具有高相位共轭质量、高稳定性、高转换效率、高响应速度以及高负载能力。

发明内容

本发明的目的是解决现有强激光相位共轭手段单纯采用SBS技术而表现出的适用性差的问题，提供一种强激光相位共轭镜。

本发明包括偏振片、激光放大器链、45°法拉第旋光器、45°转子、二分之一波片、厚玻璃平板、主介质池、光阑、四分之一波片、短焦正透镜和副介质池，

偏振片与光路呈布儒斯特角放置，二分之一波片与光路垂直放置，但其自身光轴与45°转子出射光的偏振方向的夹角在2.7°～3.1°之间，使得二分之一波片的出射光经厚玻璃平板后形成的主激光含有P偏振态分量和S偏振态分量，厚玻璃平板与水平方向的夹角为45°，厚玻璃平板的下表面镀有高反射膜。

P态的入射光经偏振片透射后被激光放大器链放大，并输出至45°法拉第旋光器，经45°法拉第旋光器、45°转子和二分之一波片透射至厚玻璃平板，在厚玻璃平板的上下表面分成两路光束，一路为厚玻璃平板上表面4％的反射光形成P偏振态的第一参考光，另一路为经厚玻璃平板下表面全反射形成的主激光并进入主介质池中，先进入主介质池的第一参考光透过光阑后透射至四分之一波片变成圆偏振光，所述圆偏振光经短焦正透镜聚焦至副介质池中，并在副介质池中产生受激布里渊散射光反向输出，所述受激布里渊散射光经四分之一波片成为S偏振态的第二参考光进入主介质池中，经非线性光学作用后，沿主激光反向输出相位共轭光，所述相位共轭光经厚玻璃平板反射至二分之一波片，经45°转子和45°法拉第旋光器转换成S偏振态光反向经激光放大器链放大，最后经偏振片反射输出。

对于半高宽度大于2纳秒的激光脉冲，以上方案中的厚玻璃平板可由第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜和单面增透窗片构成的延迟光路代替，二分之一波片的出射光在单面增透窗片处分成两束，一束为经单面增透窗片反射形成的第一参考光，另一束光透射单面增透窗片至第一全反镜，全反射至与第一全反镜垂直的第二全反镜，再经第二全反镜全反射至与第二全反镜平行设置的第三全反镜，经第三全反镜反射输出主激光。

本发明的优点是：

1、输出的相位共轭光在相位共轭质量上具备BEFWM所有的优良品质，包括共轭度高(且为矢量相位共轭)、响应速度快、无阈值、稳定性好等；

2、相位共轭光的高效放大由受激布里渊放大过程完成，使系统具备高的能量转换效率；

3、在主介质池中作用时，入射的光束不需要聚焦，因而本发明具备承载高负载激光的能力。

附图说明

图1是本发明获取相位共轭光的光束整体结构示意图，图2是获取相位共轭光的方法的工作原理示意图，其中代表P偏振态光束，代表S偏振态光束，图3是实施方式六结构示意图，图4是实施方式八结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式一种强激光高品质相位共轭光获取方法，沿主介质池7的一侧入射主激光E₃和P偏振态的第一参考光E_1P，沿主介质池7的另一侧入射S偏振态的第二参考光E_2S，