[实用新型]用于高功率激光二轴空间滤波器的热补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学器件中的热补偿装置，特别是一种高功率激光二轴滤波器光栅热失配量的自动补偿装置。

背景技术

目前，高功率激光器中采用体积布喇格光栅组成衍射型滤波器件。但现有光栅滤波器件均存在热稳定性差的缺陷，其主要原因是由于体积布喇格光栅的形体较大，光栅的栅纹是三维结构。当栅体材料升温、降温时，栅纹的几何形状与材料的折射率随之而变，使得光栅的布喇格衍射栅距Λ与入射激光的波长λ₀适配，导致滤波器处于失调状态。高功率激光对光栅有加热作用，使得光栅的运行温度偏离预定温度较大，整个滤波装置的衍射效率明显降低，甚至起不到预期的滤波作用。现有技术中还没有提供维持衍射型滤波器件热稳定性的措施。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于高功率激光二轴空间滤波器的热补偿装置。

本实用新型的技术方案是：包括两套结构和滤波性能相同、、滤波轴线相互垂直的单轴热补偿器件以及一个四通道温度控制器，其中竖轴热补偿器件和水平轴热补偿器件串联安放，组成二轴滤波补偿装置。

所述单轴热补偿器件包括一个宽为10～50cm、长度为宽度的2～2.5倍、厚度1～4cm的长方形底座，在底座上安放有二片相互平行、相距10～50cm的布喇格光栅，在底座中轴的左上侧装有表面贴有片状热电半导体器的片状或棒状驱动元件，在底座中轴的左下侧装有复位弹簧，所述热电半导体器件与四通道温度控制器的一个输出口连接。

所述四通道温度控制器是由四个温度传感器、一个包括四个输入口、四个输出口的控温电路构成。

所述温度传感器有两种构型，一种是稳频激光器和光电探测组成的光学测温装置，其中：稳频激光器安放在所述布喇格光栅的右侧，光电探测器安放在布喇格光栅的左侧、接收透过光栅的稳频激光，并通过电缆与控温电路的一个输入口连接。另一种温度传感器采用通用式电子测温探头，探头贴在所述布喇格光栅上，通过电缆与控温电路的另一个输入口连接。

本实用新型具有以下三个优点：

(1)自动消除二轴空间滤波器中光栅的热失配量：

本实用新型的驱动器件的长度能自动地随栅体材料温度(和环境温度)而变化。光栅的热失配量得到自动补偿，始终处于最佳衍射状态。

(2)提高空间滤波器承载高功率激光的阈值：

所述体积布喇格光栅可承载的激光功率较高，能满足10焦耳-100焦耳级高功率激光空间滤波的需求。但高功率激光的加热效应导致栅体材料升温(热胀冷缩和折射率变化)，使得未采取热补偿措施的滤波器不能稳定运行。启用热补偿装置后，即使高功率激光使布喇格衍射栅距Λ偏离原设计值，该空间滤波器在补偿后的位置仍然满足布喇格衍射条件。

(3)光轴稳定性好、“免调节”：

惯性约束聚变驱动器中，激光器件是庞然大物，不便搬移和调节。空间滤波器是惯性约束聚变驱动器中振荡器-放大器之间(以及放大器与靶之间)的插入件。本实用新型提供的热补偿装置使得输出激光的方向始终与输入激光的方向平行，避免大型激光系统因插入件失调而频繁调节“光轴”。

附图说明

图1为本实用新型实施例1单轴热补偿器示意图。

图2为实施例2中单轴热补偿器件组成二轴滤波器热补偿装置的示意图。

图3为驱动元件示意图。

具体实施方式

下面结合实例和附图作进一步说明：

实施例1：单轴热补偿器件

参照附图1，单轴热补偿器件包括一个长方形底座1(宽度10～50cm，长度是宽度的2～2.5倍左右，厚度约1～4cm)，在底座上安放有二片相互平行的光学镜片(布喇格光栅2-1和布喇格光栅2-2，二者距离为10～50cm)。在底座中轴k的左上侧装有驱动元件3-1，底座中轴的左下侧装有复位弹簧3-2。所述驱动元件3-1是长度5～15cm、宽度1～5cm的片状(或棒状)物，其表面贴有片状热电半导体器件3-3，所述热电半导体器件与四通道温度控制器4的一个输出口连接。

所述四通道温度控制器4由4个温度传感器、一个四输入口、四输出口的控温电路7构成。所述温度传感器有光学测温和电子测温两种构型：

光学测温传感器5由稳频激光器和光电探测组成。其中，稳频激光器5-1安放在所述布喇格光栅2-2的右侧，光电探测器5-2安放在布喇格光栅的左侧、接收透过光栅的稳频激光，并通过电缆与控温电路7的一个输入口连接。本实施例使用稳频He-Ne激光器检测光栅的热失配量。