[发明专利]一种抑制热效应的百皮秒激光器

说明书

本发明公开了一种抑制热效应的百皮秒激光器，包括：种子源产生单纵模线性偏振泵浦光，泵浦光的发散角为θ_L，泵浦光进入光隔离器后传输至SBS脉冲压缩器中，所述光隔离器用于单向传输光束；所述SBS脉冲压缩器包括：泵浦光经第一衰减器及聚焦透镜进入布里渊放大池中，第一衰减器用于控制经过光束的峰值功率密度，聚焦透镜用于提升泵浦光的功率密度，布里渊放大池充满SBS活性介质；输出的泵浦光通过第二衰减器及旋转楔形透镜进入布里渊产生池，布里渊产生池通过受激布里渊散射产生后向的Stokes种子光，再次进入布里渊放大池与前向泵浦光相互作用，实现种子光的压缩和放大。该激光器可以实现重复频率≥kHz条件下的百皮秒短脉冲获取，以及焦耳量级的输出能量。

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种抑制热效应的百皮秒激光器。

背景技术

高重频、高能量的百皮秒短脉冲激光在卫星激光测距、激光加工、医学激光治疗方面有着非常重要且广泛的应用。如卫星激光测距方面，采用百皮秒激光器的卫星激光测距系统可实现超高精度的远程测距，如地球同步轨道卫星具有亚厘米级测距精度；北斗卫星单次测距精度可达8.5mm。这种超高精度的测距卫星能够大幅提升导航系统的定位能力和导向能力。

虽然锁模技术可以获得窄脉宽、高功率的脉冲，但其产生的脉冲大多都是多模式的，因此存在较大的竞争关系，导致输出能量很低，一般仅有几毫焦，无法满足技术需求，且该技术的整体结构较为复杂，实验成本较高。而调Q技术由于其稳定性较差，易出现波前畸变等现象，产生的百皮秒脉冲的光束质量不够理想。基于受激布里渊散射(stimulatedBrillouin scattering,SBS)的脉冲压缩是一种将纳秒的长脉冲转化为亚纳秒脉冲的脉冲放大技术。这种结构具有成本低廉、操作简便、压缩率高等诸多优点。因此，利用SBS脉冲压缩技术获取百皮秒短脉冲是性价比较高的方法之一。

同时，随着重复频率的升高，传统的普通透镜聚焦结构会带来因热积累产生的热对流、热透镜、热斑等热效应及光学击穿、自散焦、自聚焦等非线性效应问题，严重影响输出光束质量，甚至抑制SBS过程的发生。而在脉冲压缩器结构中额外采取一些特殊的手段去减少热积累，如设计冷却系统、流动介质、增加隔热罩等，会大幅增加实验成本，并且光路设计会比较复杂，甚至影响到光束的正常传输。

因此，目前亟需一种新技术来解决在高重频下SBS脉冲压缩器中由热积累引起的热效应及非线性效应问题。

发明内容

本发明提供了一种抑制热效应的百皮秒激光器，目的在于针对现有SBS脉冲压缩中容易出现的热效应问题，如热对流、热斑等。脉冲压缩器中的旋转楔形透镜结构紧凑、价格低廉，对光束焦斑的分散效果较好，有很大的应用潜力，详见下文描述：

一种抑制热效应的百皮秒激光器，所述激光器包括：

种子源产生单纵模线性偏振泵浦光，泵浦光的发散角为θ_L，泵浦光进入光隔离器后传输至SBS脉冲压缩器中，所述光隔离器用于单向传输光束；

所述SBS脉冲压缩器包括：泵浦光经第一衰减器及聚焦透镜进入布里渊放大池中，第一衰减器用于控制经过光束的峰值功率密度，聚焦透镜用于提升泵浦光的功率密度，布里渊放大池充满SBS活性介质；

输出的泵浦光通过第二衰减器及旋转楔形透镜进入布里渊产生池，布里渊产生池通过受激布里渊散射产生后向的Stokes种子光，再次进入布里渊放大池与前向泵浦光相互作用，实现种子光的压缩和放大。

其中，调整旋转楔形透镜相对于地面的倾斜度保证泵浦光以第一表面入射角度α₀进入第一表面，第一折射角度为α₁，输出的泵浦光以第二表面入射角度α₂进入第二表面，并以第二折射角度α₃聚焦进入布里渊产生池，通过第一、二表面的连续折射将每脉冲的焦斑均匀的分散在原焦点中心周围的圆周上。

进一步地，