[发明专利]高能重频热容激光器的控制方法和高能重频热容激光器

权利要求书

1.一种高能重频热容激光器的控制方法，其特征在于，包括激光器纳秒种子源(4)和激光放大器，其特征在于，所述的纳秒种子源(4)具有时序控制装置；所述的激光放大器由侧面泵浦氙灯(9)、常规水冷聚光腔(8)和腔内大口径的增益介质棒(5)构成；在所述的纳秒种子源(4)和激光放大器之间设有光束口径控制装置，所述的纳秒种子源(4)、光束口径控制装置和激光放大器共光轴；该控制方法包括：将注入脉冲扩束并限制扩束后的注入光束口径，使注入光的放大限制在增益介质的中心区域，注入光束的口径小于增益介质口径的70％；利用增益介质工作初期中心部分的绝热环境形成高能重频热容激光器的工作环境；检测输出波前,在高阶波前畸变的离焦像差分量大于0.2个波长时停止工作，以此确定激光器的工作周期长度，通过计算增益介质的热弛豫时间确定散热冷却周期长度；通过改变注入光束口径获得不同长度的工作周期，缩小注入光束口径延长工作周期。

2.根据权利要求1所述的高能重频热容激光器的控制方法，其特征在于该方法在增益介质口径不变时，通过缩小注入光束的孔径，可获得更长的工作周期。

3.实现权利要求1所述的高能重频热容激光器的控制方法的高能重频热容激光器，包括纳秒种子源(4)和激光放大器，其特征在于，所述的纳秒种子源(4)具有时序控制装置；所述的激光放大器由侧面泵浦氙灯(9)、常规水冷聚光腔(8)和腔内大口径的增益介质棒(5)构成；在所述的纳秒种子源(4)和激光放大器之间设有光束口径控制装置，所述的纳秒种子源(4)、光束口径控制装置和激光放大器共光轴。

4.根据权利要求3所述的高能重频热容激光器，其特征在于，所述的光束口径控制装置由依次的同光轴的正透镜(1)、负透镜(2)组合成的等效透镜的焦点与正透镜(3)形成共焦系统，并具有调整所述的正透镜(1)和负透镜(2)之间的距离的机构；或由扩束系统和软边光阑构成。

5.根据权利要求3所述的高能重频热容激光器，其特征在于所述的激光放大器中的增益介质为激光玻璃或激光晶体。

6.权利要求3至5任一项所述的高能重频热容激光器的控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)、根据激光器输出光束口径要求和纳秒种子源(4)的输出光束口径，确定扩束比，调整所述的光束口径控制装置，使输入所述的激光放大器的光束口径满足激光器输出光束口径要求；

2)、在所述的激光放大器的输出激光方向依次设置分光镜(12)、透镜(13)、针孔(15)、透镜(14)和波前传感器(16)构成波前质量检查装置，透过所述的分光镜(12)的透射光经过由透镜(13)、针孔(15)和透镜(14)构成的望远系统以像传递的方式缩束进入所述的波前传感器(16)进行波前质量检测，启动纳秒种子源、激光放大器的电源和水冷装置，在高阶波前畸变的离焦像差分量大于0.2个波长时停止工作，即确定了增益介质的工作周期；

3)增益介质热弛豫时间通过如下公式计算，确定冷却周期：

其中，r₀是增益介质的半径，C是增益介质的常压比热容，ρ是增益介质密度，k是增益介质的热传导系数；

4)、所述的工作周期和冷却周期构成种子源的控制时序，将该控制时序输入所述的时序控制装置；

5)、启动激光放大器的电源和水冷装置，在所述的时序控制装置的控制下，启动纳秒种子源，即可实现高能重频热容激光器的正常运转。