[发明专利]一种激光脉冲能量稳定装置及其能量稳定方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体而言涉及一种激光脉冲能量稳定装置及其能量稳定方法。

背景技术

高功率脉冲激光器系统要求种子光源系统产生的激光脉冲不仅具有稳定的能量，还要具有特定的时间波形分布。稳定激光脉冲能量的传统方法是测量激光脉冲能量并与目标能量比较，根据测试能量与目标能量的差异反馈调整光路上游的控制器或驱动电源。这种方法只能根据当前脉冲的能量起伏校正下一发激光脉冲，如果下一发激光脉冲的起伏规律和尺度与当前测量激光脉冲的起伏规律和尺度不一致时，稳定的效果就会打折扣甚至变差。非同发次的激光脉冲能量稳定技术只能稳定激光脉冲能量的平均值，不能消除激光脉冲发与发之间的能量随机起伏。

郭小东公开的文献“光电预偏置激光脉冲稳幅器性能研究”(期刊：强激光与粒子束，1997年)利用激光技术领域的通用器件普克尔盒电光开关与偏振器组成预加动态偏置电压的光电可变透射率装置来稳定调Q激光脉冲幅度。其利用快速光电取样门获得激光脉冲取样信号，输出一个与激光脉冲幅度成线性正比的低压电脉冲,再经线性电脉冲高压放大器放大成高压电脉冲加载到普克尔盒电光开关电极上，高压放大电路的线性放大区域有限，影响能量控制精度。激光脉冲与高压脉冲同步到达普克尔盒电光开关，激光脉冲的时间变化会转化为高压驱动脉冲的时间变化，进而反过来改变待稳定的激光脉冲时间波形，从而导致时间波形畸变。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光脉冲能量稳定装置及其能量稳定方法，该装置和方法利用激光脉冲自身的能量起伏，实现对同一发激光脉冲的能量稳定控制，并使激光脉冲的时间波形不发生畸变。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光脉冲能量稳定装置，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、光路传输延迟器件、普克尔盒电光开关，所述取样光路包括分束镜，所述分束镜设置于所述种子光源与光路传输延迟器件之间，所述普克尔盒电光开关是预先施加电压的，所述取样光路还包括光强可调衰减器、光电导开关，所述取样光路的设置次序依次为：分束镜、光强可调衰减器、光电导开关，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。

进一步，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、偏振器三，所述主光路按照种子光源产生的激光传输路径依次设置为：光路传输延迟器件、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、偏振器三。

进一步，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、全反射镜，所述主光路按照种子光源产生的激光传输路径依次设置为：光路传输延迟器件、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、全反射镜。

一种利用如上所述的激光脉冲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，然后种子光源发出激光脉冲，脉冲持续时间为τ，经过所述分束镜分束成两束，一束为主激光，激光能量为E_in，另一束为取样光，主激光沿主光路传输，取样光沿取样光路传输；

(2)步骤(1)得到的取样光先传输到光强可调衰减器，经过所述光强可调衰减器的调节后传输到光电导开关，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值由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；

(3)所述取样光脉冲经过之后，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)步骤(1)得到的主激光经过在光路传输延迟器件的延迟后，再依次经过偏振器一、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，所述主激光到达普克尔盒电光开关的延迟时间大于取样光的脉冲持续时间τ，此时，普克尔盒电光开关的电压在主激光脉冲通过期间恒定在V_PC，然后主激光经偏振器三输出，主激光能量被调整为E_out，即E_out＝T·E_in，得到能量稳定的激光脉冲，其中