[发明专利]一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置

说明书

技术领域

本发明属于一种高精度的激光光束整形技术，具体是一种应用了闭环自适应光学和反射式液晶空间光调制器（SLM）的激光光束整形装置。

背景技术

激光作为单一波长光源应用广泛，激光光束控制技术由此而产生，其有别于校正各种随机误差或者系统误差的激光光束净化技术，其主要目的是控制激光的光束，包括光束的强弱、光相位分布或是光强的模式分布。

发明内容

本发明的目的是提供一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置，从而使激光器输出各种光强分布的激光光束，实现一种可任意调制光强模式的‘数字激光器’。本发明可广泛用于需要激光光束特征分布的各种科学研究中。

采用的技术方案是：

一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置，包括激光发生器、慢速反馈单元、激光放大单元、误差信息反馈单元和处理单元，其特征在于：

所述激光发生器主要由激光反射镜、激光工作物质和激光输出镜装配成。

上述激光反射镜为液晶反射镜，液晶反射镜具有两个功能：第一，用作腔镜反射镜，与激光输出镜形成谐振腔产生激光；第二，液晶大数量的可调制单元阵列用作激光模式的调制器，完成激光的光束整形。

上述液晶反射镜可以采用LCOS液晶反射器件。

上述激光工作物质选用晶体；

上述慢速反馈单元包括第一半反半透镜和慢速波前探测器，第一半反半透镜设置在激光发生器输出的激光的光路上。激光发生器发出的激光进入第一半反半透镜被分成第一反射光束和第一透射光束。第一反射光进入慢速波前探测器，经慢速波前探测器处理后再经第一数据总线送入处理单元的慢速反馈数据端口，形成闭环控制，而第一透射光束则进入激光放大单元。

上述第一半反半透镜可设定为50%以上光强透过，由于激光光束整形单元所产生的激光能量较小，即使50%左右的光强反射进入慢速反馈波前探测器，一般也不会超过其损伤阈值。

上述慢速波前探测器一般可采用哈德曼波前探测器，其带宽在100Hz以下。

所述激光放大单元，主要由激光放大器和调制镜组构成，能倍增激光能量，输出高功率激光束。

上述放大单元和调整镜组是激光器产生更高能量激光的一个组成部分，调整镜组可以是一片或者几片，其功能可以为光束的准直或者光速的放缩，与激光输出的要求有关。

误差信息反馈单元，主要由第二半反半透镜和快速波前探测器组成。经放大单元倍增放大的激光束进入第二半反半透镜，被分成第二反射光束和第二透射光束。第二反射光束进入快速波前探测器，快速波前探测器的激光输出端口经第二数据总线传递到处理单元的快速反馈数据端口，进入处理单元，第二透射光束为整个激光器的输出光束。

处理单元完成反馈以及处理功能，由快速波前探测器实时探测激光光束的光强分布，反馈给处理单元，经光强重心提取、重心偏移量运算得到对腔镜液晶反射镜各调制单元的控制量，从而实现实时闭环控制，多次迭代后，控制光强在整个输出截面上的强弱，从而得到任意光强分布的各种模式的激光光束输出。

上述第二半反半透镜由于激光光束经激光放大单元放大后能量较高，视能量强弱设置二半反半透镜的透过率，优选应为95%以上透过，保证光强不超过第一波前探测器的阈值。

上述快速波前探测器一般可以采用哈德曼波前探测器，其带宽在1000Hz左右，用于快速反馈。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

一、提供了一种方法，即闭环控制液晶空间光调制器的相位对激光光束进行整形，控制激光光束输出模式。。

二、采用半反半透分光镜和波前探测器作为激光光束的反馈回路，结构简单，易于实现。

三、激光振荡级反射腔镜设置为液晶空间光调制器，激光的能量较小，在符合液晶对损伤阈值的要求前提下，通过控制液晶反射调制出各种激光光束模式。

四、采用双反馈双闭环设计，即第一次反馈闭环实现了特定激光模式的产生，第二次反馈闭环实现了激光光束误差的校正，从而产生稳定的带有特定模式的激光光束。

附图说明

图1是本发明的一种实施例结构示意图。

具体实施方式

一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置，包括激光发生器、慢速反馈单元、激光放大单元、误差信息反馈单元和处理单元组成：

所述激光发生器主要由液晶反射镜1、激光工作物质2和激光输出镜3装配成。