[发明专利]一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置及其能量稳定方法

权利要求书

1.一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，包括主光路和取样光路，所述主光路包括依次设置的种子光源、普克尔盒电光开关、反射镜，其特征在于，所述普克尔盒电光开关是预先施加电压的，所述主光路还包括削波开关，所述主光路按照种子光源发出激光的传输路径依次设置为：普克尔盒电光开关、反射镜、削波开关，所述取样光路包括依次设置的光强可调衰减器、耦合器、光电导开关，所述光强可调衰减器设于所述反射镜的与普克尔盒电光开关相对的一侧，所述耦合器与所述光电导开关通过光纤连接，所述光电导开关的两端分别与普克尔盒电光开关的两极相连接；

所述主光路还包括偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延迟器，所述主光路按照种子光源发出的激光传输路径依次设置为：偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延迟器、普克尔盒电光开关、反射镜、削波开关；

所述的基于前缀脉冲的激光能量稳定装置的激光能量稳定方法，包括以下步骤：

(1)所述普克尔盒电光开关预先施加电压V₀，在普克尔盒电光开关的电极存储电荷，然后种子光源在发出主脉冲前先发出前缀脉冲，所述前缀脉冲的持续时间为t，所述主脉冲的持续时间为t₁，所述前缀脉冲与主脉冲的时间间隔为t₂，满足t₁＜t₂，前缀脉冲和主脉冲均沿主光路传输，得到主激光的前缀脉冲和主激光的主脉冲，主脉冲激光能量为E_in；

(2)步骤(1)得到的主激光的前缀脉冲传输到反射镜后，透过反射镜的前缀脉冲成为取样光的前缀脉冲，被反射回主光路的为主激光的前缀脉冲，所述主激光的前缀脉冲沿主光路第二次传输至偏振器一后，通过削波开关削去，所述取样光的前缀脉冲经过光强可调衰减器的调节和耦合器的耦合后，通过光纤传输到光电导开关，使所述光电导开关电阻值由暗阻值降低至亮阻值R_AS，存储在所述普克尔盒电光开关上的电荷通过电阻值降低的光电导开关泄放，普克尔盒电光开关两端的电压由V₀降低至V_PC，即普克尔盒电光开关的实际电压值其中，C为普克尔盒电光开关的等效电容值，t为前缀脉冲的持续时间；

(3)由于主激光的前缀脉冲与主脉冲存在时间间隔t₂，因此在这段时间间隔内，所述光电导开关的电阻值恢复至暗阻值，存储在所述普克尔盒电光开关上的电荷不能通过光电导开关泄放，普克尔盒电光开关的电压恒定在V_PC；

(4)主激光的主脉冲依次经过偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延迟器，传输到普克尔盒电光开关，此时，普克尔盒电光开关的电压在主脉冲通过期间恒定在V_PC，主脉冲经过普克尔盒电光开关后，传输到反射镜，透过反射镜的主脉冲成为取样光的主脉冲，被反射回主光路的为主激光的主脉冲，此时，主激光的主脉冲激光能量为0.9E_in，所述主激光的主脉冲在时序关系上处于取样光的前缀脉冲与取样光的主脉冲之间，所述主激光的主脉冲第二次通过普克尔盒电光开关，此时，取样光的主脉冲尚未传输到光电导开关，普克尔盒电光开关的电压在主激光的主脉冲通过期间恒定在V_PC，之后主激光的主脉冲依次传输到1/4波相位延迟器、偏振器二、法拉第磁旋光器、偏振器一、削波开关输出，主激光的主脉冲能量被调整为E_out，即E_out＝0.9T·E_in，得到能量稳定的激光脉冲，其中是主激光两次通过普克尔盒电光开关的透射率。

2.根据权利要求1所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，所述反射镜镀有反射膜，漏光率为10％。

3.根据权利要求1所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，通过改变取样光路光纤的长度，使所述主激光的主脉冲在时序关系上处于取样光的前缀脉冲与取样光的主脉冲之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，所述普克尔盒电光开关为磷酸二氘钾电光开关，双程工作，1/4波电压为3.5kV，等效电容值C为10pF。

5.根据权利要求1所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，所述普克尔盒电光开关预先施加电压V₀为3.5kV，所述透射率T为30-70％。

6.根据权利要求1所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，所述光电导开关为砷化镓光电导开关，暗阻值为兆欧姆数量级，亮阻值为欧姆数量级。