[发明专利]单口径同轴输出高功率相干脉冲激光源

说明书

本发明提出一种单口径同轴输出高功率相干脉冲激光源，包括：种子源、光学斩波器、分束反射转盘、激光放大模块、合束反射转盘和时序控制模块，分束反射转盘和合束反射转盘结构相同且镜像对称设置；激光放大模块包括N个激光放大器，时序控制模块用于控制光学斩波器、分束反射转盘和合束反射转盘的旋转。分束反射转盘和合束反射转盘均包括转轴以及固定在转轴上的N组反射单元，N组反射单元等间隔排布在以转轴轴线为中心的外圆周面上，每组反射单元包括两个平行设置的反射镜，所有反射镜的倾斜角度相同。本发明能实现激光脉冲的时序合成，同时保持各脉冲间的相干性，实现同轴高功率的脉冲激光输出。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体涉及一种单口径同轴输出高功率相干脉冲激光源。

背景技术

高重频、高脉冲能量的脉冲激光器是一种工业和科研用途十分广泛的激光源。脉冲激光器的高功率输出通常采取种子光加激光放大器的MOPA结构。在这种结构中，种子光源输出的所有激光脉冲都进入同一激光放大器，激光放大器再对脉冲序列进行放大。随着激光脉冲在激光放大器中的传输，所有脉冲的能量均得到放大，种子光的峰值功率密度随之不断增大，从而激发各种非线性效应，导致光学效率下降。此外，高重复频率会导致种子光的平均功率增大，在激光放大器中产生明显的热效应，降低其光束质量且激光放大器能够承受的最大平均功率是有限的，最终使输出的脉冲能量受到限制。

为进一步提高脉冲激光输出功率，通常采取多路激光合成的方式，现有的具体途径主要为光谱合成和偏振合成。其中光谱合成需要种子光具有窄线宽、高光束质量等特性，对合成器件的抗损伤阈值以及光学反射率等也有较高要求。偏振合成方式同样对种子光的偏振特性、合成器件的抗损伤阈值以及偏振分光比等有较高要求。

如何实现脉冲光的合成，同时保持各脉冲间的相干性，实现同轴高功率的脉冲激光输出，这是本领域技术人员亟需解决的一个技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种单口径同轴输出高功率相干脉冲激光源。本发明能够简捷方便地实现激光脉冲的时序合成，同时保持各脉冲间的相干性，实现同轴高功率的脉冲激光输出。

为实现上述技术目的，本发明提出的技术方案为：

一种单口径同轴输出高功率相干脉冲激光源，包括：种子源、光学斩波器、分束反射转盘、激光放大模块、合束反射转盘和时序控制模块，所述分束反射转盘和合束反射转盘结构相同且两者镜像对称设置，所述分束反射转盘和合束反射转盘均包括转轴以及固定在转轴上的N组反射单元，N组反射单元等间隔排布在以转轴轴线为中心的外圆周面上，每组反射单元包括两个平行设置的反射镜，所有反射镜的倾斜角度相同，转轴由电机驱动，同步带动转轴上的N组反射单元旋转；激光放大模块包括N个激光放大器，时序控制模块用于控制光学斩波器、分束反射转盘和合束反射转盘的旋转；

种子源发出的种子光的传输路径上依次设置有光学斩波器、分束反射转盘、激光放大模块和合束反射转盘，通过时序控制模块控制光学斩波器的旋转，将种子光转换为脉冲光；脉冲光入射至分束反射转盘，通过时序控制模块控制分束反射转盘的旋转，分束反射转盘中的各组反射单元按照脉冲光入射顺序分别将不同时刻入射的脉冲光在空间上进行分束并出射到对应的激光放大器进行功率放大，通过时序控制模块控制合束反射转盘的旋转，合束反射转盘中的各组反射单元按照放大后的脉冲光入射顺序分别将不同时刻入射的脉冲光形成合束激光出射，且放大后的脉冲光经合束反射转盘出射的出射光轴与经光学斩波器后的出射光轴同轴，当光学斩波器旋转一个周期时，种子光正好依次通过N个激光放大器。

作为本发明的进一步限定，所有反射镜均呈45度倾斜设置。

作为本发明的进一步限定，N组反射单元通过转盘固定在转轴上，N组反射单元等间隔排布在以转轴轴线为中心的转盘外圆周面上。