[实用新型]一种光束近场强度分布自匀化高能激光器

说明书

本实用新型公开一种光束近场强度分布自匀化高能激光器，包括光束旋转系统，所述光束旋转系统包括至少5个且数量为奇数的反射镜；5个所述反射镜设为第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，第四反射镜和第五反射镜，所有反射镜均处于同一光学主平面内；所述第一反射镜和第五反射镜的中心连线构成光束旋转系统的旋转轴；本实用新型中的光束旋转系统能够实现入射光束和出射光束的同光轴传输，利用光束旋转过程中的增益自补偿效果，实现腔内光场的均匀分布，有效提高激光器的光束质量，同时结合整形扩束系统和光束旋转系统，充分扩展了激光模体积，提高了增益区激活粒子的利用率。

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种光束近场强度分布自匀化高能激光器。

背景技术

高功率激光器运行过程中，受到泵浦不均匀，热效应、增益介质缺陷等因素的影响，激光器增益产生空间不均匀分布。另一方面，高功率激光器的增益系数通常达到10m^-1，增益不均匀将导致激光光强分布畸变严重，光束质量下降，不利于激光器的高效率高功率输出，同时也限制了激光器的应用效果。

目前改善激光器光束增益不均匀性的技术手段有多种：

一、提高增益介质的质量，使其激活粒子在空间中均匀分布，此类方法缺点在于成本较高，尤其对于大尺寸增益介质，实现各项物理特性的均匀分布十分困难；

二、通过合理设计泵浦光路设计，使泵浦光在增益介质中分布均匀，此类方法往往受到泵浦源光束质量的影响，增益达到较高的均匀性比较困难；

三、在激光器出光后，通过对光束加载随机相位或者旋转光束，使经过处理后的激光得到匀化，此类方法对激光器本身的运行并不产生影响，因此无法改善激光器本身的效率和光束质量。

四、通过旋转激光器腔内光场是一种有效提高激光器输出光斑空间均匀性的途径，此种方法使激光在腔内传播的同时发生旋转，每次通过增益介质后，激光截面上的增益介质的增益性质均发生变化，最终出射的激光是多次增益叠加后的平均效果，极大提高光束匀化效果，有利于克服大功率激光器中存在的增益不均匀、热畸变、热应力、腔镜热变形等问题。此类方法避免了提高增益介质和泵浦源质量的高难度和高成本，从而提高光束质量和激光器效率并减小系统失调灵敏度。目前此类方法的典型代表是90°旋转谐振腔(UR90)激光器，能够实现输出光场的匀化，然而，此类激光器一般使光场在腔内旋转90°，对于某些特殊的增益分布(90°旋转对称)，光束匀化效果受到限制，如果改变旋转角度，需要改变整个谐振腔的安装角度，调整过程比较复杂；同时，由于光束旋转传输过程不在同一平面内，腔内需另外设置光束平移系统，增加了系统复杂度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种光束近场强度分布自匀化高能激光器，此激光器能够简捷方便地实现环形谐振腔内光场任意角度的旋转，实现高效率、高光束质量的激光输出。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种光束近场强度分布自匀化高能激光器，包括光束旋转系统，所述光束旋转系统包括至少5个且数量为奇数的反射镜；

5个所述反射镜设为第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，第四反射镜和第五反射镜，所有反射镜均处于所述光学主平面内；

所述第一反射镜和第五反射镜的中心连线构成光束旋转系统的旋转轴；

旋转过程中，第二反射镜、第三反射镜，第四反射镜与第一反射镜、第五反射镜的相对位置保持固定，且均围绕所述旋转轴进行旋转，旋转角度设为θ，在激光器运行过程中，θ不变；

入射光束依次经上述各反射镜反射后出射并沿所述入射光束轴向旋转，旋转角度为2θ。

作为优选，还包括由耦合输出镜与多个谐振腔镜构成的环形谐振腔，所述环形谐振腔中设置有：