[发明专利]降低线偏振激光脉冲重复频率提高脉冲能量的结构

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲激光技术领域，尤其涉及一种新降低线偏振激光脉冲重复频率提高脉冲能量的结构。

背景技术

脉冲激光器中，激光脉冲的重复频率，在同等功率条件下，脉冲的重复频率和脉冲能量成反比，脉冲重复频率和脉冲能量直接影响激光同物质的作用速度，因此激光脉冲重复频率和脉冲能量两个参数的调节在精细加工领域的打标、切割、划线，在远程激光探测，远程物理目标打击，以及激光诱导核聚变等领域具有重要的意义。目前，激光器脉冲重复频率调节主要是腔内调节，腔内调节分为两种方式，一种是主动调节：可以调节激光器中的光调制器件如电光、声光或者泵浦电源的电脉冲重复频率实现对光脉冲重复频率的调节，另外一种是被动调节方式，例如被动调Q或者被动锁模激光器中可以通过调节谐振腔长度或者可饱和吸收体的特性调节激光脉冲的重复频率。但是在一些场合，由于激光器自身的腔长、泵浦方式、增益介质储能、调制器件以及其他非线性光因素的影响，激光器输出的脉冲能量受到局限。

以被动锁模激光器为例，激光器谐振腔的长度决定了光脉冲的重复频率，由于谐振腔的长度通常在1.5m-2m，脉冲重复频率为75MHz-100MHz，脉冲能量通常仅为nJ量级。因此，要想获得能量的进一步增加，必须要在振荡腔外采取措施，以获得更高的脉冲能量。

另外，以脉冲激光的光纤放大为例，脉冲激光的光纤放大过程，尤其是高能量的线偏振激光光纤放大，高峰值功率和线偏振光会大大降低非线性效应的阈值，而这些非线性效应如自相位调制效应、受激布里渊散射以及受激拉曼散射均会带来脉冲激光的光谱展宽、脉冲畸变等脉冲恶化的现象。因此，在脉冲放大过程中需要保持相对较高的脉冲重复频率以降低脉冲峰值功率和脉冲能量，高峰值功率的光纤放大成为目前光纤放大激光技术的瓶颈。

清华大学杨昌喜教授采用分离脉冲光放大技术(申请公布号：201110242848.1)，就是采用双折射晶体先将入射脉冲进行分离，得到低峰值功率的脉冲串，然后将该脉冲串注入到光纤放大器中进行放大，最后将放大后的脉冲串进行复合，从而得到高峰值功率的脉冲输出。这种方法主要适用于光纤放大器中，用于降低光纤中非线性效应的影响，获得高放大倍率的脉冲能量输出。而针对不经过光纤放大线偏振激光脉冲，这种方法无法实现重复频率的降低和脉冲能量的加倍。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提出一种降低线偏振激光脉冲重复频率提高脉冲能量的结构，其是在保证激光总体功率不变化的前提下，无需引入另外的激光器，仅通过降低脉冲重复频率，脉冲叠加，就可以实现脉冲能量的增倍，增加激光功率的利用效率。

本发明提供一种降低线偏振激光脉冲重复频率提高脉冲能量的结构，包括：

一线偏振脉冲激光源，用于发出线偏振的脉冲激光；

一高速光偏振转换器件，其位于线偏振脉冲激光源输出的光路上，用于选出不同周期的偏振旋转激光脉冲序列；

一激光脉冲延时光路，其位于高速光偏振转换器件输出的光路上，主要用于调节被选出脉冲的光程，通过调节延时光路的光程，匹配基础脉冲的到达时间，以实现两个激光脉冲的能量叠加。

本发明的有益效果是，其是利用高速脉冲选择器件，快速将选择脉冲进行偏振旋转，被选择脉冲通过光路延时叠加到原有脉冲序列中，实现光脉冲在时间上的重叠，从而可以降低脉冲的重复频率，得到增倍的脉冲能量。还可以根据不同的需求自主的选择脉冲进行叠加，实现不同脉冲重复频率和脉冲能量间隔变换的脉冲序列。这种方法可以在原有功率不变的前提下，提高激光脉冲能量，有效提高激光的利用效率。该方法将会在高能量激光脉冲的需求场合具有重要应用，如：远程激光探测，远程物理目标打击，以及激光诱导核聚变等。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中：

图1是依照本发明实施例的一种普遍适用于线偏振激光的降低脉冲重复频率提高脉冲能量的方法示意图；

图2是依照本发明实施例的脉冲能量增倍的示意图；

图3脉冲能量间隔增倍的示意图；

图4脉冲串的重复频率降低示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种降低线偏振激光脉冲重复频率提高脉冲能量的结构，包括：