[发明专利]基于共轴放置独立双池相位共轭镜的激光双程放大系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于共轴放置独立双池相位共轭镜的激光双程放大系统及方法。

背景技术

受激布里渊散射自从被证明可以用来矫正激光波前畸变以后，就不断地被人们用作相位共轭镜来改善激光光束质量。到目前为止，已经成功发展了多种形式（固体、液体和气体）、多种结构（单池结构、双池结构、独立双池结构）的基于受激布里渊散射的相位共轭镜，其中，受激布里渊散射相位共轭镜的负载承受能力是决定其能否成功应用于实际高能激光系统重要指标。双池结构较单池结构具有更高的负载能力，但由于其种子池中的注入功率无法有效控制，而使其负载能力再一次受到限制。独立双池结构最初是被用作研究受激布里渊散射用于脉冲压缩和受激布里渊散射放大现象的装置而提出来的，但相位共轭镜装置一直以来都没被人们用过，这是由于在此类装置中，泵浦光光路和受激布里渊散射光返回光路是光学隔离的，所以无法使其沿原路返回，无法应用相位共轭的特性，更无法实现激光的双程或者多程放大。

王雨雷等人设计了一种采用独立双池结构的受激布里渊散射的相位共轭镜（详见：王雨雷,吕志伟,何伟明等,一种大能量受激布里渊散射相位共轭镜的研究,物理学报,56(2)：883-888,(2007)），但是由于其中处于偏振片P₁和P₂之间的λ/2波片是用来与P₁和P₂调节光强的，因此从P₁输出的双程放大激光仅为总输出的一部分，剩余的部分将会反向注入激光器，这不仅会引入损耗，而且还有可能对激光器造成损坏，尤其是在高功率条件下。因此，设计一种可以有效调节布里渊散射放大池和种子池注入功率、并且在保证相位共轭特性的前提下将激光注入光路和受激布里渊散射光返回光路有效分离的结构显得很有意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于共轴放置独立双池相位共轭镜的激光双程放大系统及方法。

基于共轴放置独立双池相位共轭镜的激光双程放大系统包括顺次放置的激光器、第一偏振片、第一λ/2波片、第一法拉第磁致旋光器、第二偏振片、激光放大器、第三偏振片、第一45°反射镜、第二45°反射镜、第二λ/2波片、第三45°反射镜、第四45°反射镜、第四偏振片、第三λ/2波片、第二法拉第磁致旋光器、第五偏振片、90°旋光器、第一λ/4波片、受激布里渊散射放大池、第二λ/4波片、第六偏振片、正透镜、受激布里渊散射振荡池，第二法拉第磁致旋光器前设有延迟反射镜，第四偏振片的后设有第七偏振片，第三偏振片的后设有第八偏振片。

所述的第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片、第五偏振片、第六偏振片、第七偏振片、第八偏振片均为布儒斯特角放置。

所述的受激布里渊散射振荡池和受激布里渊散射放大池的介质种类一致，且两者布里渊增益带宽重合；

受激布里渊散射振荡池和受激布里渊散射放大池为高压气体池、液体池或固体池，高压气体池采用的气体为SF₆、CH₄或C₂F₆，液体池采用的液体为CCl₄、H₂O、CS₂、FC-72或FC-75，固体池采用的材料为光纤或融石英棒。

所述的第三偏振片、第一45°反射镜、第二45°反射镜、第三45°反射镜、第四45°反射镜、第四偏振片形成的入射光光线路径的长度与所述的第四偏振片、第七偏振片、第八偏振片、第三偏振片形成的受激布里渊散射返回光光线路径长度相等。

基于独立双池结构相位共轭镜的激光双程放大方法：

从激光器1输出的初始偏振态为P的激光通过由第一偏振片、第一λ/2波片、第一法拉第磁致旋光器和第二偏振片组成的光学隔离系统后进入激光放大器进行单程放大，放大后偏振态为P的激光透过第三偏振片，被第一45°反射镜、第二45°反射镜反射，然后透过第二λ/2波片，被第三45°反射镜、第四45°反射镜反射，再透过由第二λ/2波片与第四偏振片构成的光强调节系统，第二λ/2波片和第四偏振片用于调节进入受激布里渊散射振荡池和受激布里渊散射放大池的激光能量比例；

透过光强调节系统的偏振态为P的激光再依次通过第三λ/2波片、第二法拉第磁致旋光器、第五偏振片、90°旋光器、第一λ/4波片、受激布里渊散射放大池、第二λ/4波片、第六偏振片和正透镜后会聚进入受激布里渊散射振荡池；