[发明专利]一种生成高功率光学外差激光干涉模式的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学外差干涉技术领域，具体涉及一种基于主振功放(Master Oscillator Power Amplifier，MOPA)激光器结构的高功率外差可调干涉模式的生成装置和方法。

背景技术

激光主动成像技术克服被动成像技术距离近和对自然光源依赖大等缺点，成为近年来的研究热点之一，其利用激光干涉场技术成像，可以通过获取目标散射能量中包含的不同空间频率分量对应的振幅和相位信息，重构目标图像。该技术的一个重要分支便是傅立叶望远镜成像技术(Imaging technique of Fourier telescope or Fourier telescopy，FT)，其利用主动激光照明在目标表面生成各种期望的外差干涉模式从而实现对目标的高分辨率成像。

经过对现有技术文献的检索发现，E. Louis Cuellar等人发表在SPIE会议2005年第5896卷上的一片文章《Laboratory and Field Experimental Demonstration of a Fourier Telescopy Imaging System》中，提出了将单频激光光源输出的单一光束经过分光后再移频从而形成期望外差干涉模式的方法，然而这种腔外分光移频方式并不能适应峰值功率大于100MW或者单脉冲能量大于1J的高功率外差激光的应用场合，因为这时最后输出光束的光束质量很差，光束直径大于5mm，发散角大于2mrad，大于现有光学移频器件的最大口径，无法实现对光束的有效光学移频，并且高功率激光还会造成分光器件和移频器不同程度的损伤。

发明内容

为了解决现有利用单一激光光束经过分光后再移频从而形成期望外差干涉模式的方法不能适应高功率外差激光的应用场合，其得到的光束直径和发散角都大于现有光学移频器件的最大口径，无法实现对光束的有效光学移频，并且高功率激光还会造成分光器件和移频器不同程度的损伤的技术问题，本发明提供一种生成高功率光学外差激光干涉模式的装置及方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种生成高功率光学外差激光干涉模式的装置包括：单频激光光源、多个保偏分光器、多个光学移频器、多个激光耦合系统、多个多级激光功率放大器、多个频率转换器和多个俯仰/倾斜调整镜；其中：单频激光光源输出的光束先后入射至多个保偏分光器，多个保偏分光器将接收的光束分成两束以上偏振态相似的光束输出给多个光学移频器，多个光学移频器将接收的每束光微量改变光学频率输出给多个激光耦合系统，多个激光耦合系统将接收的光束整形后入射至多个多级激光功率放大器，每个多级激光功率放大器中的最后一级激光功率放大器输出光束入射至多个频率转换器，多个频率转换器大范围改变每束光的光学频率，产生期望波长的移频光束；每束移频光束通过俯仰/倾斜调整镜后在期望距离处叠加在一起，调整每束移频光束的传播方向获得期望的外差干涉模式。

一种生成高功率光学外差激光干涉模式的方法包括如下步骤：

步骤一、单频激光光源产生带宽<300MHz、光束质量M²<1.5的激光束，该光束通过多个保偏分光器分成多束偏振态相同或相似的光束；

步骤二、经过步骤一分光后的每束光均入射至一个光学移频器，微量改变每束光的光学频率，使每两束光的外差频率均不同；每束移频光束经过激光耦合系统整形后入射至多级激光功率放大器，利用多级放大使出射光束能量或功率达到期望值；

步骤三、经过步骤二放大后的移频光束通过频率转换器大范围改变光学频率，产生期望频率或波长的光束；然后每束移频光束均入射至一个俯仰/倾斜调整镜，俯仰/倾斜调整镜调整每束移频光束的传播方向，在期望距离处产生多束移频光束的叠加，从而实现期望的光学外差干涉模式。

本发明的有益效果是：将分光器和光学移频器放在MOPA激光器结构内，从而实现在主振功放激光器输出的低功率激光上进行分光和高效移频，可以避免最终高功率或能量激光对分光器件及移频器件的损伤；激光功率放大器可以多级级联使用，从而生成期望功率或能量的外差干涉模式；通过激光功率放大器的多级放大获得高功率或能量，降低了主振功放激光器的输出功率或能量，从而在光学移频器前获得更高光束质量的光束可以有效拓宽光学移频范围。

附图说明

图1是本发明生成高功率光学外差激光干涉模式的装置的原理示意图。

图2是本发明一实施例的生成高功率光学外差激光干涉模式的装置的原理示意图。

具体实施方式