[发明专利]一种用于激光装置的复合安全连锁装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于激光装置的复合安全连锁装置和方法，属于激光设备技术领域，所述复合安全连锁装置包括沿着激光信号传输方向通过光纤连接或者自由空间耦合的相位调制器、光纤分束器、第一光学开关和第二光学开关，还包括射频分压电路、微波检测模块、电光转换单元、同步触发模块与第一光学开关连接，还包括光谱检测模块、电光转换单元、同步触发模块与第二光学开关连接。本发明可以有效地判断光谱展宽量是否达到设定要求，并通过同步触发模块实现两级光学开关的关断和畅通，确保安全连锁机制可靠运行，避免输出光谱展宽失效时对后续光学元件的损伤，极大的增强了激光装置运行的安全性。

技术领域

本发明属于激光设备技术领域，具体地说涉及一种用于激光装置的复合安全连锁装置和方法。

背景技术

大型高功率激光装置通常采用相位调制技术实现小宽带光源的产生，以满足激光装置抑制大口径光学元件横向受激布里渊散射效应(SBS)和光谱谱色散匀滑(SSD)的需求，如美国的NIF激光装置、ZBL装置，法国的LMJ激光装置以及中国的神光系列激光装置。在激光装置运行过程中，如果单频激光脉冲经相位调制展宽量大于抑制SBS效应所需的带宽，激光在后续系统传输则是安全的，如果未发生展宽或者展宽量较小，则不能有效抑制SBS效应，对大口径光学元件可能会造成很大的损伤甚至破坏。因此，为了确保激光装置运行的安全性，需要在激光装置中加入安全连锁装置，即在一定的位置检测系统的带宽，将检测结果及时地通过使能信号，传输至后续的开关，开关则完成系统的关断与畅通作用。

根据参考文献“Peter J.W,Mark W.B,Gaylen V.E,et al.NIF injection lasersystem.Proc.SPIE,5341:146–155,2004”的记载，美国NIF激光装置的研究人员采用基于单个窄带布拉格光纤光栅的光谱检测装置直接对相位调制激光脉冲的光谱信息进行检测、判断，并根据其检测结果控制其下一级声光开关的关断与畅通。类似的，根据文献“Jolly A,Gleyze J F,Penninckx D,et al.Fiber lasers integration for LMJ[J].C.R.Phys,2006,7(2):,198-212”的记载，法国LMJ激光装置的研究人员也采用基于单个窄带布拉格光纤光栅的光谱检测安全连锁装置实现对相位调制激光脉冲的展宽状态判别。在实际使用中，由于窄带光纤光栅非常精密敏感，容易受到环境温度等因素的影响，上述仅仅采用基于单光纤光栅的直接光谱检测方式有可能产生错误判断，影响激光装置运行的安全性可靠性。根据文献“Patrick K.R,Darrell J.A,Jens S,et al.Injection of a PhaseModulated Source into the Z-Beamlet Laser for Increased EnergyExtraction.Sand2014-20011”的记载,美国ZBL装置的研究人员采用一种基于光学外差探测技术的光谱检测安全连锁装置实现了对相位调制激光脉冲的光谱展宽状态判别，这种装置的单元模块构成较多，结构复杂，成本较高，同时由于需要调节的参量较多，不利于大型激光装置的运行维护。

发明内容

针对现有技术的种种不足，本申请提供了一种用于激光装置的复合安全连锁装置和方法，能同时采用光谱检测方式和微波检测方式实现光谱展宽状态的直接和间接检测，可以有效地判断光谱展宽量是否达到设定要求，并通过同步触发模块实现两级光学开关的关断和畅通，确保安全连锁机制可靠运行，避免输出光谱展宽失效时对后续光学元件的损伤，极大的增强了激光装置运行的安全性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于激光装置的复合安全连锁装置，沿着激光信号传输方向通过光纤或自由空间依次连接有用以实现激光信号的光谱展宽的相位调制器(2)、用以将主激光信号按比例分成两束的光纤分束器(3)、用以实现激光信号的关断和畅通的第一光学开关(4)与第二光学开关(5)；