[发明专利]一种基于数字全息技术的光束净化方法以及固体激光器

说明书

技术领域

本发明关于激光器技术领域，特别是关于固体激光器的光束净化技术，具体的讲是一种基于数字全息技术的光束净化方法以及固体激光器。

背景技术

近年来，高亮度固体激光技术取得了重大突破，其具有结构紧凑、体积小巧、电力驱动、无污染、成本低廉、连续发射能力强等诸多优势，并在工业加工、国防军事和科学研究等领域有非常广泛的应用需求。

当前，单增益模块的高光束质量固体激光器的功率水平在数千瓦量级，即使采用主振荡-功率放大结构技术，单口径近衍射极限输出的固体激光链路平均功率也只能达到数十千瓦量级。

哈特曼波前传感-变形镜波前校正是成熟的激光波前校正技术，通过实时连续测定激光出射波前的相位畸变，作为波前校正器的变形镜提供控制信号，进而提高发射激光光束质量。

但是现有技术中的激光波前校正技术均用到变形镜、倾斜镜等，由于变形镜、倾斜镜的像元较大，分辨率低，填充因子低，对高阶波前畸变的校正效果较差。

发明内容

为了解决现有技术中的激光波前校正技术均用到变形镜、倾斜镜等，由于变形镜、倾斜镜的像元较大，分辨率低，填充因子低，对高阶波前畸变的校正效果较差的难题，本发明提供了一种基于数字全息技术的光束净化方法以及固体激光器，利用偏振分束棱镜、多个激光放大级获得激光放大级中由于激光介质热透镜效应、系统误差带来的畸变并通过CCD记录在数字全息图像中，随后将该数字全息图像加载到空间光调制器上，通过出射光照射得到的共轭再现光作为本振光进入放大级，经逐级放大后得到高质量的激光输出，无需对强激光波前进行相位控制，避免了光学元件的热畸变和热损伤，适合高功率激光系统中的应用。

本发明的目的之一是，提供了一种基于数字全息技术的光束净化固体激光器，所述的固体激光器包括：第一偏振分束棱镜，用于对一信标光进行反射，输出所述信标光的反射光；多个激光放大级，用于对所述信标光的反射光进行放大，输出带有相位畸变信息的放大光；第二偏振分束棱镜，用于对带有相位畸变信息的放大光进行反射，输出反射光；图像传感器CCD，用于投射所述反射光以及一参考光，并对所述的反射光以及参考光进行干涉，得到数字全息图像；所述的空间光调制器，用于在一出射光的照射下根据所述的数字全息图像输出带有共轭相位分布特性的本振光；第二偏振分束棱镜，用于对所述的带有共轭相位分布特性的本振光进行透射；多个激光放大级，用于对所述第二偏振分束棱镜透射后的本振光进行放大，输出放大光；第一偏振分束棱镜，用于对放大光进行透射后输出。

优选的，所述的固体激光器还包括：激光器，用于输出激光束；耦合器，与所述的激光器相连接，用于将所述的激光束分光为一信标光和一参考光。

优选的，所述的耦合器为光纤耦合器。

优选的，所述信标光和参考光的偏振方向垂直于纸面。

优选的，所述的固体激光器还包括：主振荡激光器，用于输出一出射光。

优选的，所述出射光的偏振方向平行于纸面。

优选的，设所述参考光与CCD的夹角为第一夹角，所述出射光与空间光调制器的夹角为第二夹角，则所述的第一夹角与第二夹角度数相同。

优选的，所述的多个激光放大级的个数为1个或2个或4个或6个。

优选的，所述的固体激光器还包括：控制机，用于获取所述的数字全息图像，并将所述的数字全息图像发送至空间光调制器。

本发明的目的之一是，提供了一种基于数字全息技术的光束净化方法，所述的方法包括：第一偏振分束棱镜对一信标光进行反射，输出所述信标光的反射光；多个激光放大级对所述信标光的反射光进行放大，输出带有相位畸变信息的放大光；第二偏振分束棱镜对带有相位畸变信息的放大光进行反射，输出反射光；图像传感器CCD投射所述反射光以及一参考光，并对所述的反射光以及参考光进行干涉，得到数字全息图像；空间光调制器在一出射光的照射下根据所述的数字全息图像输出带有共轭相位分布特性的本振光；第二偏振分束棱镜对所述的带有共轭相位分布特性的本振光进行透射；多个激光放大级对所述第二偏振分束棱镜透射后的本振光进行放大，输出放大光；第一偏振分束棱镜对放大光进行透射，输出光束净化后的光束。

优选的，所述的方法还包括：激光器输出激光束；耦合器将所述的激光束分光为一信标光和一参考光。

优选的，所述的耦合器为光纤耦合器。

优选的，所述信标光和参考光的偏振方向垂直于纸面。

优选的，所述的方法还包括：主振荡激光器输出一出射光。

优选的，所述出射光的偏振方向平行于纸面。