[发明专利]一种利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及一种利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置及方法。

背景技术

燃烧是人类生产和生活所需的能量和动力的重要来源。随着工业化进程的加速，煤、石油、天然气等不可再生能源的可用储量急剧减少，同时产生了众多的环境问题。因此，如何提高燃烧系统的燃烧效率、减少污染物的排放成为当今燃烧学界的一个重要课题。

研究表明，贫油反应时温度较低，可有效减少氮氧化物的排放，同时又可大大节省燃料，是解决当前燃烧系统面临的能源和环境问题的一种有效途径。但贫油反应时，由于燃料相对不足，燃烧系统熄火和点火失败的几率也相应增大。当前为了提高点火的成功率，需要大大提高电火花塞电极间的放电电压，但又加速了电极的腐蚀。另外，电火花塞还会引起经由其电极向燃烧室壁面传导造成的热量损失，导致熄火率的进一步增大。因此，研究新型的点火方式，实现贫燃系统的稳定可靠点火，成为当前先进发动机领域的研究热点。

激光诱导等离子体点火即所谓的激光点火，它是利用调Q技术获得高重频、高峰值功率的激光用于替代传统火花塞对发动机进行点火。在激光点火技术发展的过程中，大多数点火激光器都是单束激光输出，这就存在着点火可靠性不稳定、点火成功几率低等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置及方法，利用可控镀膜技术对激光输出镜不同区域进行选择性镀膜实现谐振腔内多光束激光振荡最终产生多光束（N束，N>1）脉冲激光输出，用于提高发动机点火成功几率以及可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置，包括谐振腔前腔镜、环形聚光腔、激光泵浦源、激光晶体棒、调Q晶体、可控镀膜激光输出镜，激光泵浦源与激光晶体棒平行设置且位于环形聚光腔的内部，谐振腔前腔镜位于环形聚光腔的前方，调Q晶体和可控镀膜激光输出镜位于环形聚光腔的后方，谐振腔前腔镜和可控镀膜激光输出镜构成激光振荡器的谐振腔。

利用上述装置实现多光束脉冲激光输出的方法，由以下步骤实现：

步骤一、激光泵浦源发射出的激光经环形聚光腔均匀汇聚到激光晶体棒中；

步骤二、激光晶体棒吸收泵浦能量，在谐振腔前腔镜和可控镀膜激光输出镜之间产生多光束振荡激光。

步骤三、振荡激光通过可饱和吸收调Q晶体形成多光束脉冲激光输出。

本发明为提高激光点火的成功几率以及其可靠性，专注于多点点火，其中利用激光输出镜的分区域镀膜，它相对传统激光器谐振腔来说，实现了固体激光器单个光学谐振腔内的多光束激光振荡，在最大化利用激光晶体棒的出光端面的同时又极大降低了激光晶体棒的整体热效应；调Q晶体与激光晶体棒被设计加工成为一体极大简化了整个激光谐振腔，降低了调试难度；且分区域可控镀膜激光输出镜技术成熟、价格低廉，更利于激光器的研制以及试验，该激光输出镜膜层控制技术仅对谐振腔进行了简单的改进，非常适用于多点激光点火。

附图说明

图1为本发明的利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置的结构示意图；

图2为可控膜层输出镜的结构示意图（以 N=8为例）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式提供了一种利用激光输出镜膜层控制技术实现多光束脉冲激光输出的装置，该装置由谐振腔前腔镜1、环形聚光腔2、激光泵浦源3、激光晶体棒4、调Q晶体5、可控镀膜激光输出镜6构成，激光泵浦源3与激光晶体棒4平行设置且位于环形聚光腔2的内部，谐振腔前腔镜1位于环形聚光腔2的前方，调Q晶体5和可控镀膜激光输出镜6位于环形聚光腔2的后方，谐振腔前腔镜1和可控镀膜激光输出镜6构成激光振荡器的谐振腔，激光泵浦源1发射出的激光经环形聚光腔2汇聚到激光晶体棒4中，激光晶体棒4吸收泵浦能量，在谐振腔前腔镜1和可控镀膜激光输出镜6之间产生振荡激光，该激光经由调Q晶体5后将被调制成脉冲形式，经过可控镀膜激光输出镜6后输出多光束激光到谐振腔外。

本实施方式中，谐振腔前腔镜1、环形聚光腔2、激光晶体棒4、调Q晶体5、可控镀膜激光输出镜6均为共轴形式存在。