[发明专利]一种实现激光光束波前球差动态补偿的装置及其方法

权利要求书

1.一种实现激光光束波前球差动态补偿的装置，其特征在于包括第一泵浦源（1）、第一光学耦合系统第一透镜（2）、第一光学耦合系统第二透镜（3）、第一双色镜（4）、第一激光增益介质（5）、谐振腔高反镜（6）、谐振腔输出镜（7）、4f成像系统第一透镜（8）、4f成像系统第二透镜（9）、第二泵浦源（10）、第二光学耦合系统第一透镜（11）、第二光学耦合系统第二透镜（12）、第二双色镜（13）、第三泵浦源（14）、第三光学耦合系统第一透镜（15）、第三光学耦合系统第二透镜（16）、第三双色镜（17）、第二激光增益介质（18）、第四泵浦源（19）、第四光学耦合系统第一透镜（20）、第四光学耦合系统第二透镜（21）、第四双色镜（22）；第一泵浦源（1）、第一光学耦合系统第一透镜（2）、第一光学耦合系统第二透镜（3）、第一双色镜（4）、第一激光增益介质（5）、第二双色镜（13）、第二光学耦合系统第二透镜（12）、第二光学耦合系统第一透镜（11）、第二泵浦源（10）顺次相连，第三泵浦源（14）、第三光学耦合系统第一透镜（15）、第三光学耦合系统第二透镜（16）、第三双色镜（17）、第二激光增益介质（18）、第四双色镜（22）、第四光学耦合系统第二透镜（21）、第四光学耦合系统第一透镜（20）、第四泵浦源（19）顺次相连，在第一双色镜（4）与第三双色镜（17）之间放置有谐振腔高反镜（6），第二双色镜（13）与第四双色镜（22）之间顺次放置有谐振腔输出镜（7）、4f成像系统第一透镜（8）、4f成像系统第二透镜（9）。

2.根据权利要求1所述的一种实现激光光束波前球差动态补偿的装置，其特征在于所述的谐振腔高反镜（6）对激光的反射率大于99.5%，谐振腔输出镜7对激光的反射率为10%~90%。

3.根据权利要求1所述的一种实现激光光束波前球差动态补偿的装置，其特征在于所述的第一激光增益介质（5）和第二激光增益介质（18）为掺杂型激光材料，掺杂型激光材料为Nd:YVO₄晶体或Nd:YAG晶体。

4.根据权利要求1所述的一种实现激光光束波前球差动态补偿的装置，其特征在于所述的第一光学耦合系统第一透镜（2）与第一光学耦合系统第二透镜（3）、第二光学耦合系统第一透镜（11）与第二光学耦合系统第二透镜（12）、第三光学耦合系统第一透镜（15）与第三光学耦合系统第二透镜（16）以及第四光学耦合系统第一透镜（20）与第四光学耦合系统第二透镜（21）两透镜的焦距比例为1:1 ~ 1:3。

5.根据权利要求1所述的一种实现激光光束波前球差动态补偿的装置，其特征在于所述的第一双色镜（4）和第二双色镜（13）以及第三双色镜（17）和第四双色镜（22）与光路呈45°放置，第一双色镜（4）和第二双色镜（13）以及第三双色镜（17）和第四双色镜（22）对谐振激光的反射率大于99.5%，并且对泵浦激光的反射率小于5%。

6.一种采用如权利要求1所述装置的实现激光光束波前球差动态补偿方法，其特征在于它的步骤如下：

1)在激光振荡器内部的激光光束，其波前球差的强弱和正负在不同位置处具有不同的分布，通过调节谐振腔高反镜（6）与第一激光增益介质（5）的距离L1和第一激光增益介质（5）与谐振腔输出镜（7）的距离L2，满足L1为L2的3~5倍，实现在第一激光增益介质（5）的下端面处，进入第一激光增益介质（5）的光束波前为负球差；

2)激光振荡器输出的光束进入由4f成像系统第一透镜（8）、4f成像系统第二透镜（9）组成的4f成像系统，4f成像系统第一透镜（8）和4f成像系统第二透镜（9）的焦距为f，其中谐振腔输出镜（7）与4f成像系统第一透镜（8）的距离为L3，4f成像系统第一透镜（8）与4f成像系统第二透镜（9）的距离为L4，4f成像系统第二透镜（9）与第二激光增益介质（18）的距离为L5+L6，其中L4 = 2×f，L5 = L3 = f，L6 = L2， 4f成像系统将谐振腔输出镜（7）处的光束A成像在距4f成像系统第二透镜（9）外侧L5的光束B处，光束A与光束B的光强和相位完全一致；光束A经过4f成像系统后传播L6距离之后到达激光放大器中第二激光增益介质（18）的下端面处，光束波前球差的强弱和正负与第一激光增益介质（5）的下端面处进入第一激光增益介质（5）的光束的光强和相位完全一致；

3)光束经过第二激光增益介质（18）后，光束波前的负球差被第二激光增益介质（18）中热透镜效应的正球差所补偿，通过调节第二激光增益介质（18）中的泵浦功率，动态调节第二激光增益介质中正球差效应的强弱，从而实现对入射光束波前球差的完全补偿。