[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

说明书

一种高能重频热容激光器的控制方法和高能重频热容激光器，该方法包括：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类似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。本发明本发明具有结构简单，控制方便、技术效果好的特点。

技术领域

本发明涉及高能重频脉冲激光，特别是一种高能重频热容激光器的控制方法和高能重频热容激光器。

技术背景

高能重频激光器是一种输出单脉冲能量高，重复频率在数十赫兹左右，脉宽范围控制在纳秒的固体激光系统。广泛运用于科研、医疗、工业等领域。在飞秒激光装置系统中，作为泵浦源具有十分重要的意义。

现有实现方法中，这类激光器主要有脉冲工作模式和热容工作模式两种，脉冲工作模式的散热和激光发射同时发生，在增益介质产生温度梯度，对输出光束质量造成破坏；热容工作模式可以避免热梯度但需要复杂的热管理方式，避免集中散热造成局部极大热应力的破坏。因此采用新的、简单的方法实现热容激光工作模式对实现这类激光器是必要的。申请号为200610026618.0的专利描述了一种实现高能重频热容激光器的方法，但是其中涉及到复杂的水冷控制设备，并且热应力的规避仍存在问题，给实际运用带来了极大的风险。复杂的水冷控制设备和局部极大热应力都限制了高能重频热容激光器在实际中的运用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高能重频热容激光器的控制方法和相应的高能重频热容激光器，该方法利用增益介质的导热特性，使激光发射和热传导在空间上分开，不需要在工作周期内绝热，利用增益介质中心区域形成的绝热区域形成无温度梯度的环境，通过口径控制装置，控制注入光束的口径获得不同时间长度的工作周期，实现热容工作方式，该高能重频热容激光器具有结构简单，控制方便、技术效果好的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种高能重频热容激光器的控制方法，其特点在于该方法包括：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类似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。

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。

实现上述高能重频热容激光器的控制方法的高能重频热容激光器，包括纳秒种子源和激光放大器，其特点在于，所述的纳秒种子源具有时序控制装置；所述的激光放大器由侧面泵浦氙灯、常规水冷聚光腔和腔内大口径的增益介质棒构成；在所述的纳秒种子源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、光束口径控制装置和激光放大器共光轴。

所述的光束口径控制装置由依次的同光轴的正透镜、负透镜组合成的等效透镜的焦点与正透镜形成共焦系统，并具有调整所述的正透镜和负透镜之间的距离的机构；或由扩束系统和软边光阑构成。

所述的激光放大器中的增益介质为激光玻璃或激光晶体。

上述任一项高能重频热容激光器的控制方法，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；