[实用新型]一种离轴八程激光放大装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种离轴八程激光放大装置。

背景技术

大功率固体激光器在材料加工、粒子加速、强X射线产生和激光惯性约束聚变等领域具有非常广泛的应用，激光放大器作为其中的重要组成部分备受关注。由于激光材料本身特性，激光单次通过具有增益的激光材料时，大部分能量都以热和自发辐射方式损耗掉了，能量提取效率很低，严重影响整个装置的能量效率。为此，学者们研究让激光多次通过激光材料，即多程放大，来实现能量的充分提取。目前的多程激光放大方法主要可以分为两类，第一类是通过偏振态的控制和谐振器反馈实现多程放大，第二类是通过几何光学方法，使得放大后的激光经过反射或散射元件等多次经过放大器。第二类方法简单、能量利用率高，但多次放大后激光光束质量不好，难以满足要求。因此如果对光束质量有非常高要求的激光器装置，一般都采用第一类方法。专利 CN201010152454.2中公开了一种基于第一类方法实现的放大程数可控的激光多程放大装置，能量提取效率可以做到很高，理论可以达到100％，但由于是同轴放大，加上偏振元件的消光比极限限制，当一个单脉冲激光经过多程放大后，输出激光脉冲时间波形会出现多个脉冲尖峰，影响激光脉冲的信噪比，若要不影响使用则需要加一个电光开关进行削波，增加了整个系统的复杂度和可靠性；文献“ML Spaeth,KR Manes and et.al.Description of the NIF Laser，Fusion Science andTechnology,2016”中第31页公开了一种基于第一类方法实现的四程离轴激光放大器装置和方法，通过该方法，激光放大器的能量利用率得到了提高，输出激光信噪比高，但效率仍然<50％。

因此有必要研究如何进一步提高激光放大器的能量利用率，同时输出激光脉冲信噪比高的激光放大器。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种离轴八程激光放大装置，在保证输出激光的信噪比情况下，解决了传统激光放大器能量利用率较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型公开了一种离轴八程激光放大装置，沿着激光传播方向依次由第一偏振分光棱镜(1)、二分之一波片(2)、第一45°法拉第旋光器(3)、第二偏振分光棱镜(4)、电光开关(5)、第三偏振分光棱镜(6)、第一空间滤波器(7)、激光放大头(8)、第二45°法拉第旋光器(9)、第二空间滤波器(10)、第一0°反射镜(11)、第一45°反射镜(12)、第二0°反射镜(13)、第三0°反射镜(14)、第二45°反射镜(15)和第三空间滤波器(16)组成。所述偏振分光棱镜、二分之一波片、45°法拉第旋光器、偏振分光棱镜、电光开关控制激光的偏振态，所述反射镜控制激光传播方向，所述空间滤波器控制激光的离轴量、改善激光光束质量并抑制自激。

进一步，所述电光开关5的工作电压为激光波长对应的二分之一波电压。

进一步，所述二分之一波片(2)和第一45°法拉第旋光器(3)的组合使沿正向传播的水平/垂直偏振光经过所述组合后偏振态不改变，但反射回来的反向激光经过所述组合后偏振态旋转90°。

进一步，所述二分之一波片(2)和第一45°法拉第旋光器(3)的组合使正向传播的水平/垂直偏振光经过所述组合后偏振态旋转90°，但反射回来的反向激光经过所述组合后偏振态不改变。

进一步，所述空间滤波器由两块透镜、密封管、小孔板组成。两块透镜是共焦的，且分别位于密封管的两端，小孔板位于两块透镜共焦的焦平面上。

进一步，所述第一空间滤波器中小孔板上的小孔数量为4，小孔大小相同；所述第二空间滤波器中小孔板上的小孔数量为4，小孔大小相同；所述第三空间滤波器中小孔板上的小孔数量为1。

进一步，所述第一空间滤波器中的4个小孔与所述第二空间滤波器中的4 个小孔满足共轭成像关系，所述第三空间滤波器中小孔与激光第一次经过第一空间滤波器的小孔满足共轭成像关系。

进一步，所述空间滤波器中的小孔尺寸和小孔之间的间隔是根据实际情况进行合理设计。

进一步，所述第一0°反射镜、第二0°反射镜、第三0°反射镜与激光放大头中心满足共轭成像关系。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型中公开了一种八程激光放大器装置，激光经过该装置后实现八次能量提取，可以极大提高激光放大器装置的能量利用率。