一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置及其方法。激光振蕩器從短臂輸出的光通過4f成像系統(tǒng)將光束成像在帶有負(fù)球差最大的位置處通過一塊帶有正球差的晶體，通過調(diào)節(jié)放大級(jí)泵浦電流來調(diào)節(jié)晶體所帶的球差大小從而合適地補(bǔ)償光束的球差，提高光束質(zhì)量。本發(fā)明在不精確測量光束所帶球差大小的前提下通過改變放大級(jí)泵浦電流來補(bǔ)償球差大小，簡便易行，對(duì)于帶有不同球差的光束不需要通過定制昂貴的球差補(bǔ)償版或變形鏡來補(bǔ)償，而且在補(bǔ)償球差的同時(shí)放大了光束的功率，有益于工業(yè)加工，達(dá)到了一級(jí)多用的目的。
【專利說明】一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體激光技術(shù)，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置及其方法。
技術(shù)背景
[0002]大功率高亮度的激光光源在工業(yè)加工和軍事裝備上都有著非常重要的用途。固體激光器有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、使用壽命長和造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但是由于固體激光器中的增益介質(zhì)的熱效應(yīng)存在，增益介質(zhì)的中心溫度高于邊緣溫度，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)增益介質(zhì)類似于一個(gè)透鏡，而增益介質(zhì)沿徑向分布不均勻會(huì)導(dǎo)致熱透鏡的光焦度D也成為徑向坐標(biāo)r的函數(shù)DCr)。這樣增益介質(zhì)就成為了一塊帶有球差的透鏡，球差會(huì)導(dǎo)致通過增益介質(zhì)的光束質(zhì)量下降。
[0003]在工業(yè)激光加工中不僅對(duì)功率有要求而且對(duì)光束質(zhì)量也有很高的要求?，F(xiàn)國際上通用的評(píng)價(jià)光束質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是光束質(zhì)量因子，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其中是光束質(zhì)量因子強(qiáng)度項(xiàng)，是光束質(zhì)量因子相位項(xiàng)。決定的最大因素是球差，一束光在傳播的過程中是一個(gè)固定值，但是和會(huì)不斷地變化，也就是說球差值在光束傳播過程中是會(huì)不斷變化。如果一束光束傳播到最大最小時(shí)補(bǔ)償球差，即使得變小，那么的值會(huì)整體有效地降低，這種方法也被國際同行們所認(rèn)可?；诖死碚摚郧暗姆椒ㄍǔＪ窃谀骋稽c(diǎn)精確測量球差之后定制相應(yīng)的球差補(bǔ)償版或變形鏡來補(bǔ)償球差，其缺點(diǎn)一是制作費(fèi)用非常昂貴，二是對(duì)于特定的光束要定制球差補(bǔ)償版或變形鏡，不具有普遍性，而且每次補(bǔ)償球差前必須非常精準(zhǔn)地測量球差值大小，補(bǔ)償球差的過程也比較繁瑣和緩慢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的針對(duì)上述補(bǔ)償光束質(zhì)量方法中的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置及其方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置包括第一泵浦源、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第一雙色鏡、第一激光增益介質(zhì)、諧振腔高反鏡、諧振腔輸出鏡、4f成像系統(tǒng)第一透鏡、4f成像系統(tǒng)第二透鏡、第二泵浦源、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡、第二雙色鏡、第三泵浦源、第三光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第三雙色鏡、第二激光增益介質(zhì)、第四泵浦源、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第四光學(xué)I禹合系統(tǒng)第二透鏡、第四雙色鏡；第一泵浦源、第一光學(xué)I禹合系統(tǒng)第一透鏡、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡、第一雙色鏡、第一激光增益介質(zhì)、第二雙色鏡、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第二泵浦源順次相連，第三泵浦源、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第三雙色鏡、第二激光增益介質(zhì)、第四雙色鏡、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第四泵浦源順次相連，在第一雙色鏡與第三雙色鏡之間放置有諧振腔高反鏡，第二雙色鏡與第四雙色鏡之間順次放置有諧振腔輸出鏡、4f成像系統(tǒng)第一透鏡、4f成像系統(tǒng)第二透鏡。[0006]所述的諧振腔高反鏡對(duì)激光的反射率大于99.5%,諧振腔輸出鏡對(duì)激光的反射率為10%~90%。所述的第一激光增益介質(zhì)和第二激光增益介質(zhì)為摻雜型激光材料，摻雜型激光材料為NchYVO4晶體或Nd:YAG晶體。所述的第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡以及第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡兩透鏡的焦距比例為1:1~1:3。所述的第一雙色鏡和第二雙色鏡以及第三雙色鏡和第四雙色鏡與光路呈45°放置，第一雙色鏡和第二雙色鏡以及第三雙色鏡和第四雙色鏡對(duì)諧振激光的反射率大于99.5%，并且對(duì)泵浦激光的反射率小于5%。
[0007]實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的步驟如下:
1)在激光振蕩器內(nèi)部的激光光束，其波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)在不同位置處具有不同的分布，通過調(diào)節(jié)諧振腔高反鏡與第一激光增益介質(zhì)的距離LI和第一激光增益介質(zhì)與諧振腔輸出鏡的距離L2，滿足LI為L2的3飛倍，實(shí)現(xiàn)在第一激光增益介質(zhì)的下端面處，進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)的光束波前為負(fù)球差；
2)激光振蕩器輸出的光束進(jìn)入由4f成像系統(tǒng)第一透鏡、4f成像系統(tǒng)第二透鏡組成的4f成像系統(tǒng)，4f成像系統(tǒng)第一透鏡和4f成像系統(tǒng)第二透鏡的焦距為f，其中諧振腔輸出鏡與4f成像系統(tǒng)第一透鏡的距離為L3，4f成像系統(tǒng)第一透鏡與4f成像系統(tǒng)第二透鏡的距離為L4，4f成像系統(tǒng)第二透鏡與第二激光增益介質(zhì)的距離為L5+L6，其中L4 = 2Xf，L5 = L3=f, L6 = L2，4f成像系統(tǒng)將諧振腔輸出鏡處的光束A成像在距4f成像系統(tǒng)第二透鏡外側(cè)L5的光束B處，光束A與光束B的光強(qiáng)和相位完全一致；光束A經(jīng)過4f成像系統(tǒng)后傳播L6距離之后到達(dá)激光放大器中第二激光增益介質(zhì)的下端面處，光束波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)與第一激光增益介質(zhì)的下端面處進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)的光束的光強(qiáng)和相位完全一致；
3)光束經(jīng)過第二激光增益介質(zhì)后，光束波前的負(fù)球差被第二激光增益介質(zhì)中熱透鏡效應(yīng)的正球差所補(bǔ)償，通過調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)中的泵浦功率，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)中正球差效應(yīng)的強(qiáng)弱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束波前球差的完全補(bǔ)償。
`[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
1、本發(fā)明不用在確定的位置精確測量光束帶有的球差大小，而且在現(xiàn)有儀器的水平下，精確測量光束的球差大小也有一定的難度。
[0009]2、根據(jù)球差大小定制球差補(bǔ)償版和變形鏡時(shí)會(huì)有加工誤差，補(bǔ)償效果可能會(huì)不理想，本發(fā)明可以通過動(dòng)態(tài)改變放大級(jí)泵浦電流大小來精確改變補(bǔ)償?shù)那虿畲笮?，簡便易行?br>
[0010]3、球差補(bǔ)償板和變形鏡只能針對(duì)特定的球差進(jìn)行補(bǔ)償，因此在球差不同的情況下需要制作不同的球差補(bǔ)償版和變形鏡，制作費(fèi)用昂貴。本發(fā)明可以在不同的球差情況下通過改變放大級(jí)泵浦電流而改變補(bǔ)償?shù)那虿睢?br>
[0011]4、本發(fā)明在補(bǔ)償球差的同時(shí)放大了振蕩級(jí)輸出光束的功率，有益于工業(yè)加工，達(dá)到了一級(jí)多用的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明補(bǔ)償光束質(zhì)量的裝置的結(jié)構(gòu)及光路示意圖；
圖中，第一泵浦源1、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡2、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡3、第一雙色鏡4、第一激光增益介質(zhì)5、諧振腔高反鏡6、諧振腔輸出鏡7、4f成像系統(tǒng)第一透鏡8、4f成像系統(tǒng)第二透鏡9、第二泵浦源10、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡11、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡12、第二雙色鏡13、第三泵浦源14、第三光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡15、第三光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡16、第三雙色鏡17、第二激光增益介質(zhì)18、第四泵浦源19、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡20、第四光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡21、第四雙色鏡22 ；
圖2為光束經(jīng)過激光放大器后輸出光束的球差系數(shù)與激光放大器泵浦電流的關(guān)系
圖；
圖3為激光振蕩器短臂輸出的遠(yuǎn)場光斑圖像；
圖4為光束經(jīng)過激光放大器后將球差補(bǔ)償至最小之后輸出的光斑圖像；
【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0013]如圖1所示，實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置包括第一泵浦源、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第一雙色鏡、第一激光增益介質(zhì)、諧振腔高反鏡、諧振腔輸出鏡、4f成像系統(tǒng)第一透鏡、4f成像系統(tǒng)第二透鏡、第二泵浦源、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第二雙色鏡、第三泵浦源、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第三雙色鏡、第二激光增益介質(zhì)、第四泵浦源、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第四雙色鏡；第一泵浦源、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡、第一雙色鏡、第一激光增益介質(zhì)、第二雙色鏡、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡、第二泵浦源順次相連，第三泵浦源、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第三雙色鏡、第二激光增益介質(zhì)、第四雙色鏡、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡、第四泵浦源順次相連，在第一雙色鏡與第三雙色鏡之間放置有諧振腔高反鏡，第二雙色鏡與第四雙色鏡之間順次放置有諧振腔輸出鏡、4f成像系統(tǒng)第一透鏡、4f成像系統(tǒng)第二透鏡。
[0014]所述的諧振腔高反鏡對(duì)激光的反射率大于99.5%，諧振腔輸出鏡對(duì)激光的反射率為 10%?90%。
[0015]所述的第一激光增益介質(zhì)和第二激光增益介質(zhì)為摻雜型激光材料，摻雜型激光材料為Nd = YVO4晶體或Nd = YAG晶體。
[0016]所述的第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第一光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡以及第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡與第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡兩透鏡的焦距比例為1:1?1:3。
[0017]所述的第一雙色鏡和第二雙色鏡以及第三雙色鏡和第四雙色鏡與光路呈45°放置，第一雙色鏡和第二雙色鏡以及第三雙色鏡和第四雙色鏡對(duì)諧振激光的反射率大于99.5%，并且對(duì)泵浦激光的反射率小于5%。
[0018]實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的步驟如下:
I)在激光振蕩器內(nèi)部的激光光束，其波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)在不同位置處具有不同的分布，通過調(diào)節(jié)諧振腔高反鏡與第一激光增益介質(zhì)的距離LI和第一激光增益介質(zhì)與諧振腔輸出鏡的距離L2，滿足LI為L2的3飛倍，實(shí)現(xiàn)在第一激光增益介質(zhì)的下端面處，進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)的光束波前為負(fù)球差； 2)激光振蕩器輸出的光束進(jìn)入由4f成像系統(tǒng)第一透鏡、4f成像系統(tǒng)第二透鏡組成的4f成像系統(tǒng)，4f成像系統(tǒng)第一透鏡和4f成像系統(tǒng)第二透鏡的焦距為f，其中諧振腔輸出鏡與4f成像系統(tǒng)第一透鏡的距離為L3，4f成像系統(tǒng)第一透鏡與4f成像系統(tǒng)第二透鏡的距離為L4，4f成像系統(tǒng)第二透鏡與第二激光增益介質(zhì)的距離為L5+L6，其中L4 = 2Xf，L5 = L3=f, L6 = L2，4f成像系統(tǒng)將諧振腔輸出鏡處的光束A成像在距4f成像系統(tǒng)第二透鏡外側(cè)L5的光束B處，光束A與光束B的光強(qiáng)和相位完全一致；光束A經(jīng)過4f成像系統(tǒng)后傳播L6距離之后到達(dá)激光放大器中第二激光增益介質(zhì)的下端面處，光束波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)與第一激光增益介質(zhì)的下端面處進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)的光束的光強(qiáng)和相位完全一致；
3)光束經(jīng)過第二激光增益介質(zhì)后，光束波前的負(fù)球差被第二激光增益介質(zhì)中熱透鏡效應(yīng)的正球差所補(bǔ)償，通過調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)中的泵浦功率，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)中正球差效應(yīng)的強(qiáng)弱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束波前球差的完全補(bǔ)償。
實(shí)施例
[0019]所述的第一泵浦源和第二泵浦源是輸出波長為808nm的InGaAs的半導(dǎo)體激光二極管。所述的第一光學(xué)耦合系統(tǒng)和第二光學(xué)耦合系統(tǒng)由兩塊焦距為20mm和40mm的透鏡組成。所述激光諧振腔由高反鏡、輸出鏡、第一雙色鏡和第二雙色鏡組成，高反鏡對(duì)激光的反射率為99.9%，高反鏡與第一激光增益介質(zhì)的距離為Ll=300mm，輸出鏡對(duì)激光的反射率為20%，第一激光增益介質(zhì)與輸出鏡的距離為L2=120mm，第一雙色鏡和第二雙色鏡與光路呈45°放置，對(duì)諧振激光的反射率為99.9%，并且對(duì)泵浦激光的反射率為0.5% ;所述的第一激光增益介質(zhì)位于諧振腔中，第一激光增益介質(zhì)為Nd = YVO4晶體，晶體釹摻雜濃度為0.3at.%，NdiYVO4晶體為長方體，尺寸規(guī)格為3*3*16mm。
[0020]所述的4f成像系統(tǒng)第一透鏡和4f成像系統(tǒng)第二透鏡焦距為200mm，4f成像系統(tǒng)放置在諧振腔輸出鏡后，其中輸出鏡與透鏡8的距離為L3=200mm，透鏡8與透鏡9的距離為L4=400mm,透鏡4與第二增益介質(zhì)的距離為L5+L6=200mm+120mm。
[0021]所述的第三泵浦源和第四泵浦源是輸出波長為808nm的InGaAs的半導(dǎo)體激光二極管。所述的光學(xué)耦合系統(tǒng)由兩塊焦距為20mm和40mm的透鏡組成。所述第三雙色鏡和第四雙色鏡與光路呈45°放置，對(duì)諧振激光的反射率為99.9%，并且對(duì)泵浦激光的反射率為
0.5% ;所述的固體激光介質(zhì)是Nd = YVO4晶體，晶體釹摻雜濃度為0.3at.%, Nd: YVO4晶體為長方體，規(guī)格為3*3*16mm。
[0022]經(jīng)測量,振蕩級(jí)長臂的光束質(zhì)量為=1.6, =1.7。振蕩級(jí)短臂的光束質(zhì)量為=3.5,=3.6。由此可知振蕩級(jí)短臂輸出的光束在晶體端面處帶有強(qiáng)烈的負(fù)球差，此時(shí)輸出光斑圖像如圖3所示。根據(jù)所述的方法可知，光束通過4f系統(tǒng)傳播到放大級(jí)的晶體端面處球差系數(shù)反號(hào)，變?yōu)閺?qiáng)烈的正球差。此時(shí)，光束質(zhì)量因子中的值最大，的值最小。通過增加激光放大級(jí)的泵浦電流，激光放大器中的增益介質(zhì)的球差隨之增加，如圖2所示為光束通過激光增益介質(zhì)后輸出光束的球差與激光放大級(jí)泵浦電流的關(guān)系圖，說明了隨著放大級(jí)泵浦電流的增加，確實(shí)會(huì)找到一個(gè)合適的點(diǎn)補(bǔ)償輸入光的球差從而提高光束質(zhì)量，補(bǔ)償不夠和過分補(bǔ)償都不會(huì)有最好的效果。在一個(gè)合適的電流位置處(44A)將球差補(bǔ)償?shù)阶钚?，即使得值最小而有補(bǔ)償光束質(zhì)量，補(bǔ)償后光束質(zhì)量變?yōu)?1.7，=1.6，如圖4所示，為在最佳補(bǔ)償點(diǎn)處輸出光斑圖像。同時(shí)光束的功率也隨著放大級(jí)泵浦功率的增加而增加。[0023]上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于包括第一泵浦源(I)、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡(2)、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡(3)、第一雙色鏡(4)、第一激光增益介質(zhì)(5)、諧振腔高反鏡(6)、諧振腔輸出鏡(7)、4f成像系統(tǒng)第一透鏡(8)、4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9)、第二泵浦源(10)、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡(11)、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡(12)、第二雙色鏡(13)、第三泵浦源(14)、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡(15)、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡(16)、第三雙色鏡(17)、第二激光增益介質(zhì)(18)、第四泵浦源(19)、第四光學(xué)I禹合系統(tǒng)第一透鏡(20)、第四光學(xué)f禹合系統(tǒng)第二透鏡(21)、第四雙色鏡(22);第一泵浦源(I)、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡(2)、第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡(3)、第一雙色鏡(4)、第一激光增益介質(zhì)(5)、第二雙色鏡(13)、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡(12)、第二光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡(11 )、第二泵浦源(10)順次相連，第三泵浦源(14)、第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡(15)、第三光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡(16)、第三雙色鏡(17)、第二激光增益介質(zhì)(18)、第四雙色鏡(22)、第四光學(xué)f禹合系統(tǒng)第二透鏡(21)、第四光學(xué)f禹合系統(tǒng)第一透鏡(20)、第四泵浦源(19)順次相連，在第一雙色鏡(4)與第三雙色鏡(17)之間放置有諧振腔高反鏡(6 )，第二雙色鏡(13 )與第四雙色鏡(22 )之間順次放置有諧振腔輸出鏡(7 )、4f成像系統(tǒng)第一透鏡(8)、4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的諧振腔高反鏡(6)對(duì)激光的反射率大于99.5%，諧振腔輸出鏡7對(duì)激光的反射率為109^90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的第一激光增益介質(zhì)(5)和第二激光增益介質(zhì)(18)為摻雜型激光材料，摻雜型激光材料為Nd = YVO4晶體或Nd = YAG晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡(2)與第一光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透鏡(3)、第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡(11)與第二光學(xué)稱合系統(tǒng)第二透`鏡(12)、第三光學(xué)稱合系統(tǒng)第一透鏡(15)與第三光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡(16)以及第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第一透鏡(20)與第四光學(xué)耦合系統(tǒng)第二透鏡(21)兩透鏡的焦距比例為1:1~1:3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述的第一雙色鏡(4)和第二雙色鏡(13)以及第三雙色鏡(17)和第四雙色鏡(22)與光路呈45°放置，第一雙色鏡(4)和第二雙色鏡(13)以及第三雙色鏡(17)和第四雙色鏡(22)對(duì)諧振激光的反射率大于99.5%,并且對(duì)泵浦激光的反射率小于5%。
6.一種采用如權(quán)利要求1所述裝置的實(shí)現(xiàn)激光光束波前球差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于它的步驟如下: 1)在激光振蕩器內(nèi)部的激光光束，其波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)在不同位置處具有不同的分布，通過調(diào)節(jié)諧振腔高反鏡(6)與第一激光增益介質(zhì)(5)的距離LI和第一激光增益介質(zhì)(5)與諧振腔輸出鏡(7)的距離L2，滿足LI為L2的3飛倍，實(shí)現(xiàn)在第一激光增益介質(zhì)(5)的下端面處，進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)(5)的光束波前為負(fù)球差； 2)激光振蕩器輸出的光束進(jìn)入由4f成像系統(tǒng)第一透鏡(8)、4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9)組成的4f成像系統(tǒng)，4f成像系統(tǒng)第一透鏡(8)和4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9)的焦距為f，其中諧振腔輸出鏡(7)與4f成像系統(tǒng)第一透鏡(8)的距離為L3，4f成像系統(tǒng)第一透鏡(8)與4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9 )的距離為L4，4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9 )與第二激光增益介質(zhì)(18 )的距離為L5+L6，其中L4 = 2Xf，L5 = L3 = f，L6 = L2，4f成像系統(tǒng)將諧振腔輸出鏡(7)處的光束A成像在距4f成像系統(tǒng)第二透鏡(9)外側(cè)L5的光束B處，光束A與光束B的光強(qiáng)和相位完全一致；光束A經(jīng)過4f成像系統(tǒng)后傳播L6距離之后到達(dá)激光放大器中第二激光增益介質(zhì)(18)的下端面處，光束波前球差的強(qiáng)弱和正負(fù)與第一激光增益介質(zhì)(5)的下端面處進(jìn)入第一激光增益介質(zhì)(5)的光束的光強(qiáng)和相位完全一致； 3)光束經(jīng)過第二激光增益介質(zhì)(18)后，光束波前的負(fù)球差被第二激光增益介質(zhì)(18)中熱透鏡效應(yīng)的正球差所補(bǔ)償，通過調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)(18)中的泵浦功率，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)第二激光增益介質(zhì)中正球差`效應(yīng)的強(qiáng)弱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束波前球差的完全補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】H01S3/13GK103779779SQ201410000697
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】劉崇, 劉斌, 王毅, 項(xiàng)震 申請人:浙江大學(xué)