基于受激布里淵散射的非共線串行組束方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光的串行組束技術(shù)，屬于光學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有大能量、重復(fù)頻率、高光束質(zhì)量固體激光器在慣性約束聚變、沖擊強(qiáng)化、光電 對(duì)抗、激光雷達(dá)及光參量振蕩器泵浦等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著重復(fù)頻率和能量的提升， 單純依靠主振蕩功率放大結(jié)構(gòu)的激光系統(tǒng)，將受制于增益介質(zhì)的尺寸、熱影響和損傷閾值 等技術(shù)難題，致使激光系統(tǒng)的穩(wěn)定性和光束質(zhì)量無(wú)法得到保證。同時(shí)，由于每一級(jí)放大單元 的工作狀態(tài)都將對(duì)輸出光的性能造成影響，因此穩(wěn)定性也將隨著放大單元的增加而變差。
[0003] 建立大能量的激光系統(tǒng)的有效方法就是通過(guò)將若干束光進(jìn)行組束，即通過(guò)將多束 小能量激光進(jìn)行合成來(lái)實(shí)現(xiàn)大能量、高功率激光輸出的技術(shù)手段?；诜蔷€性光學(xué)相位共 軛原理的受激布里淵散射（SBS)非共線串行組束具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泵浦吸收效率高、輸出光 束質(zhì)量好、易于工程化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外研宄人員的廣泛關(guān)注。雖然與并行組束相 比，串行組束結(jié)構(gòu)具有更高的負(fù)載能力。但由于組束的介質(zhì)具有一定的擊穿閾值，且隨著注 入峰值功率密度的提高，容易產(chǎn)生受激拉曼散射等非線性效應(yīng)，均限制了組束效率的提高。 因此隨著放大能量的提高如何進(jìn)一步提高裝置的負(fù)載能力非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決若干束光進(jìn)行串行組束時(shí)，放大光能量密度達(dá)到介質(zhì)的 受激拉曼散射等非線性效應(yīng)的產(chǎn)生閾值或超出介質(zhì)的擊穿閾值而無(wú)法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)組束的 問(wèn)題，提供一種基于受激布里淵散射的非共線串行組束方法及裝置。
[0005] 本發(fā)明所述的基于受激布里淵散射的非共線串行組束方法為：在每個(gè)非共線布里 淵放大結(jié)構(gòu)單元的種子光入射端設(shè)置柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)，種子光經(jīng)柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束 后，進(jìn)入所述非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元，多個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元串行連接。
[0006] 在最后一級(jí)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元的種子光出射端設(shè)置柱面透鏡縮束系統(tǒng)， 種子光經(jīng)最后一級(jí)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元放大后，經(jīng)柱面透鏡縮束系統(tǒng)出射。
[0007] 本發(fā)明所述的基于受激布里淵散射的非共線串行組束裝置包括n個(gè)非共線布里 淵放大結(jié)構(gòu)單元，n為自然數(shù)，且n>l，n個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元串行連接，每個(gè)非共 線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元包括柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)、介質(zhì)池和光學(xué)陷阱，種子光經(jīng)過(guò)柱面透鏡 擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后，沿介質(zhì)池的長(zhǎng)度方向入射至介質(zhì)池中，抽運(yùn)光從介質(zhì)池的一個(gè)側(cè)面入射 至介質(zhì)池中并對(duì)種子光進(jìn)行放大，剩余的抽運(yùn)光穿過(guò)介質(zhì)池后入射至光學(xué)陷阱，種子光與 抽運(yùn)光在介質(zhì)池中相交，介質(zhì)池中被抽運(yùn)光放大后的種子光從介質(zhì)池出射后進(jìn)入下一級(jí)非 共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元。
[0008] 最后一級(jí)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元的種子光出射端設(shè)置有柱面透鏡縮束系統(tǒng)， 種子光經(jīng)最后一級(jí)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元放大后，經(jīng)柱面透鏡縮束系統(tǒng)縮束后輸出。
[0009] 所述非共線串行組束裝置還包括2(k-l)個(gè)種子光全反鏡，n個(gè)非共線布里淵放大 結(jié)構(gòu)單元分為k組非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元組，k為大于1的整數(shù)，從每組非共線布里淵 放大結(jié)構(gòu)單元組中最后一個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元出射的種子光依次經(jīng)過(guò)兩個(gè)種子 光全反鏡反射后進(jìn)入一下組非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元組。
[0010] 本發(fā)明所述的基于受激布里淵散射的非共線串行組束方法及裝置能夠提高組束 裝置的負(fù)載能力，避免產(chǎn)生受激拉曼散射等非線性效應(yīng)及介質(zhì)發(fā)生擊穿閾的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，僅需要對(duì)種子光進(jìn)行擴(kuò)束，提高了種子光和抽運(yùn)光的作用體積，提高放大效率。抽運(yùn)光 無(wú)需進(jìn)行整形且不影響放大光能量的均勻性。對(duì)參與組束的抽運(yùn)光的能量穩(wěn)定性要求低。 根據(jù)實(shí)際需要，采用不同擴(kuò)束比例的柱面擴(kuò)束系統(tǒng)，可以獲得不同負(fù)載能力。且經(jīng)過(guò)若干級(jí) 組束后，仍可保持輸出放大光的光斑形狀與入射前相同。本發(fā)明適用于慣性約束聚變、沖擊 強(qiáng)化、光電對(duì)抗、激光雷達(dá)及光參量振蕩器泵浦等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是實(shí)施方式三所述的基于受激布里淵散射的非共線串行組束裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0012] 圖2是實(shí)施方式五所述的基于受激布里淵散射的非共線串行組束裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0013] 圖3是實(shí)施方式十中平凹柱面透鏡的光束傳輸示意圖；
[0014] 圖4是實(shí)施方式十中平凸柱面透鏡的光束傳輸示意圖；
[0015] 圖5是實(shí)施方式十中柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)和柱面透鏡縮束系統(tǒng)的光束傳輸示意圖， 沿箭頭方向?yàn)閿U(kuò)束、沿箭頭的反方向?yàn)榭s束。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0016] 一：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于受激布里淵 散射的非共線串行組束方法為：在每個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1的種子光入射端設(shè)置 柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1-1，種子光2經(jīng)柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1-1擴(kuò)束后，進(jìn)入所述非共線布里淵 放大結(jié)構(gòu)單元1，多個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1串行連接。
[0017] 上述方法中，種子光2入射到每個(gè)介質(zhì)池1-2前，先經(jīng)過(guò)柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1-1擴(kuò) 束，該方法能夠提高組束裝置的負(fù)載能力，避免產(chǎn)生受激拉曼散射等非線性效應(yīng)及介質(zhì)發(fā) 生擊穿閾的問(wèn)題。
【具體實(shí)施方式】 [0018] 二：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)實(shí)施方式一所述的 基于受激布里淵散射的非共線串行組束方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，在最后一級(jí)非 共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1的種子光出射端設(shè)置柱面透鏡縮束系統(tǒng)4,種子光2經(jīng)最后一級(jí) 非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1放大后，經(jīng)柱面透鏡縮束系統(tǒng)4出射。
[0019] 柱面透鏡縮束系統(tǒng)4用于將種子光2整形為放大前的形狀。經(jīng)過(guò)若干級(jí)組束后， 仍可保持輸出放大光的光斑形狀與入射前相同。
[0020]
【具體實(shí)施方式】三：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于受激布里淵 散射的非共線串行組束裝置包括n個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1，n為自然數(shù)，且n>l，n 個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1串行連接，每個(gè)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1包括柱面透 鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1-1、介質(zhì)池1-2和光學(xué)陷阱1-3,種子光2經(jīng)過(guò)柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1-1擴(kuò)束后， 沿介質(zhì)池1-2的長(zhǎng)度方向入射至介質(zhì)池1-2中，抽運(yùn)光3從介質(zhì)池1-2的一個(gè)側(cè)面入射至 介質(zhì)池1-2中并對(duì)種子光2進(jìn)行放大，剩余的抽運(yùn)光3穿過(guò)介質(zhì)池1-2后入射至光學(xué)陷阱 1-3,種子光2與抽運(yùn)光3在介質(zhì)池1-2中相交，介質(zhì)池1-2中被抽運(yùn)光3放大后的種子光 2從介質(zhì)池1-2出射后進(jìn)入下一級(jí)非共線布里淵放大結(jié)構(gòu)單元1。
[0021] 本實(shí)施方式中，種子光2入射到每個(gè)介質(zhì)池1-2前，先經(jīng)過(guò)柱面透鏡擴(kuò)束系統(tǒng)1-1 擴(kuò)束。本實(shí)施方式所述的基