技术领域
[0001] 本
发明涉及
激光器技术领域，特别是涉及一种双程激光放大装置及其系统。
背景技术
[0002] 大型复杂激光器中，需要对激光器进行双程放大，以提取更多的
能量，获得更高的能量输出，此为双程激光放大装置。
[0003] 传统的双程激光放大装置如图1所示，注入的激光为
水平线偏振光，透射偏振器1至激
光放大器2，激光被激
光放大器2放大后，输出至法拉第旋光器3，被法拉第旋光器3顺
时针(逆时针)旋转45度后，输出至反射镜4，被反射镜4反射回法拉第旋光器3，激光再次被法拉第旋光器3顺时针(逆时针)旋转45度为垂直线偏振光，并输出至激光放大器2被再次放大，而后输出至偏振器1，并被偏振器1反射输出。
[0004] 传统的双程激光放大装置中，缺少实时光束监测功能，很难保证输出光束的光束质量。
发明内容
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种具有实时光束监测功能的双程激光放大装置及其系统。
[0006] 本发明
实施例提供一种双程激光放大装置，该装置包括：
[0007] 第一偏振分光棱镜，用于接收注入的激光，并透射该激光中的水平线偏振光，反射该激光中的垂直线偏振光以便被光束监测器接收；
[0008] 偏振片，用于透射来自第一偏振分光棱镜的水平线偏振光；
[0009] 法拉第旋光器，用于将偏振片出射的水平线偏振光的偏振态以第一方向旋转45度；
[0010] 第一二分之一波片，用于将法拉第旋光器输出的线偏振光的偏振态以第一方向旋转一预定夹
角；
[0011] 激光放大器，用于将第一二分之一波片输出的线偏振光进行放大；
[0012] 第二偏振分光棱镜，用于反射激光放大器输出的光中的垂直线偏振光，透射激光放大器输出的光中的水平线偏振光以便被光束监测器接收；
[0013] 反射镜，用于将第二偏振分光棱镜出射的垂直线偏振光原路反射回第二偏振分光棱镜，以使得该线偏振光返回激光放大器并被再次放大。
[0014] 本发明实施例还提供一种双程激光放大系统，该系统包括双程激光放大装置，第一光束监测器与第二光束检测器；双程激光放大装置包括：
[0015] 第一偏振分光棱镜，用于接收注入的激光，并透射该激光中的水平线偏振光，反射该激光中的垂直线偏振光至第一光束监测器；
[0016] 偏振片，用于透射来自第一偏振分光棱镜的水平线偏振光；
[0017] 法拉第旋光器，用于将偏振片出射的水平线偏振光的偏振态以第一方向旋转45度；
[0018] 第一二分之一波片，用于将法拉第旋光器输出的线偏振光的偏振态以第一方向旋转一预定夹角；
[0019] 激光放大器，用于将第一二分之一波片输出的线偏振光进行放大；
[0020] 第二偏振分光棱镜，用于反射激光放大器输出的光中的垂直线偏振光，透射激光放大器输出的光中的水平线偏振光至第二光束监测器；
[0021] 反射镜，用于将第二偏振分光棱镜出射的垂直线偏振光原路反射回第二偏振分光棱镜，以使得该线偏振光返回激光放大器并被再次放大。
[0022] 其中，注入的激光为线偏振光，且该线偏振光的偏振态与水平偏振态的夹角大于等于-1度且小于等于1度。
[0023] 其中，该装置还包括：第二二分之一波片，用于接收注入的激光，该注入的激光为线偏振光，并将该线偏振光的偏振态改为与水平偏振态的夹角绝对值大于等于0.5度且小于等于1度；第一偏振分光棱镜从第二二分之一波片接收注入的激光。
[0024] 其中，第一二分之一波片将偏振态以第一方向旋转的预定夹角大于等于44度且小于等于46度。
[0025] 其中，上述预定夹角的范围为大于等于44度且小于等于44.5度，以及大于等于45.5度且小于等于46度。
[0026] 与
现有技术相比，本发明实施例包括如下有益效果：
[0027] 本发明实施例中，激光在被激光放大器放大之前，被第一偏振分光棱镜分为两部分，一部分进入后续光路被激光放大器放大，另一部分能够被光束检测器接收，以看入射的光束质量好不好；激光在被激光放大器一程放大后，被第二偏振分光棱镜分为两部分，一部分进入后续光路被激光放大器再次放大，另一部分能够被光束检测器接收，以看经过一程放大后光束质量是否劣化。因此，本实施例的双程激光放大装置中，具有光束实时监测功能，能够保证输出光束的光束质量。
附图说明
[0028] 图1是现有技术中双程激光放大装置的结构示意图；
[0029] 图2是本发明实施例中双程激光放大装置的一个实施例的结构示意图；
[0030] 图3是入射光线和反射光线经偏振片、顺时针法拉第旋光器、第一二分之一波片的偏振态改变示意图；
[0031] 图4是入射光线和反射光线经偏振片、逆时针法拉第旋光器、第一二分之一波片的偏振态改变示意图；
[0032] 图5是本发明实施例中双程激光放大装置的另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。
[0034] 实施例一
[0035] 请参阅图2，图2是本发明实施例中双程激光放大装置的一个实施例的结构示意图。如图2所示，双程激光放大装置100包括第一偏振分光棱镜(PBS，Polarization Beam Splitter)110，偏振片120，法拉第旋光器130、第一二分之一波片140、激光放大器150、第二偏振分光棱镜160、反射镜170。
[0036] 第一偏振分光棱镜110用于接收外部设备注入的激光，并透射该激光中的水平线偏振光，反射该激光中的垂直线偏振光以便被光束监测器接收，例如被图像
传感器(CCD，Charge-coupled Device)接收。具体地，在本实施例中，垂直线偏振光经第一偏振分光棱镜110以45度反射角反射至CCD1，水平线偏振光经第一偏振分光棱镜110透射至偏振片120。
[0037] 光束检测器用来监测光斑的近场分布，以此来看光束质量好不好、光束分布是否均匀。由于光束检测器检测所需的光束能量只需少量，所以应尽可能让注入的激光大部分被第一PBS透射给偏振片120，因此应尽可能让外部设备注入的激光的大部分能量为水平线偏振光。优选地，注入的激光为线偏振光，且该线偏振光的偏振态与水平偏振态的夹角大于等于-1度且小于等于1度。当然，在不考虑能量损耗的情况下，可以对外部设备注入的激光无要求，该激光可以是与水平偏振态的夹角较大的线偏振光、也可以是圆偏振光或者自然光等。
[0038] 偏振片120用于透射来自第一PBS110的水平线偏振光至法拉第旋光器130。法拉第旋光器130用于将偏振片120出射的水平线偏振光的偏振态以第一方向旋转45度。第一二分之一波片140用于将法拉第旋光器130输出的线偏振光的偏振态以第一方向旋转一预定夹角，并出射至激光放大器150，第一方向为顺时针或逆时针。激光放大器150用于将第一二分之一波片140输出的线偏振光进行放大，并出射至第二偏振分光棱镜160。
[0039] 第二偏振分光棱镜160用于反射激光放大器150输出的光中的垂直线偏振光至反射镜170，透射激光放大器150输出的光中的水平线偏振光以便被光束监测器接收。具体地，在本实施例中，水平线偏振光经第二偏振分光棱镜160透射至CCD2。
[0040] 由于光束检测器检测所需的光束能量只需少量，所以应尽可能让激光放大器150输出的光大部分被第二PBS反射给反射镜170，因此应尽可能让第一二分之一波片140出射光的大部分能量为垂直线偏振光。所以优选地，第一二分之一波片140将偏振态以第一方向旋转的预定夹角大于等于44度且小于等于46度，此时，第一二分之一波片140出射至激光放大器150的光的偏振态与垂直偏振态的夹角大于等于-1度且小于等于1度。当然，在不考虑能量损耗的情况下，可以对激光放大器150输出给第二PBS的光无要求，可以是与垂直偏振态的夹角较大的线偏振光、也可以是圆偏振光或者自然光等。
[0041] 由于PBS具有一定的消光比，所以即使第一二分之一波片140将偏振态以第一方向旋转的预定夹角为45度，此时激光放大器出射给第二PBS的光为垂直线偏振光，第二PBS也会透射部分光至CCD2。
[0042] 反射镜170为0度反射镜，用于将第二PBS出射的垂直线偏振光原路反射回第二PBS。反射回第二PBS的垂直线偏振光经第二PBS反射回激光放大器150，并被激光放大器150再次放大；再经过第一二分之一波片140，且其偏振态被第一二分之一波片140以第二方向旋转预定夹角，第二方向与第一方向相反；然后经过法拉第旋光器130，且其偏振态被法拉第旋光器130以第一方向旋转45度，至此，线偏振光的偏振态为垂直偏振态；最后该线偏振光经偏振片120反射输出。
[0043] 上文中，从偏振片120透射至法拉第旋光器130的光为水平线偏振光，该线偏振光先是作为入射光线经过法拉第旋光器130、第一二分之一波片140直至反射镜170，而后该线偏振光经反射镜170反射后又作为反射光线经过第一二分之一波片140、法拉第旋光器130，变成垂直线偏振光。这个过程中，偏振态之所以会发生如此改变，是由于：法拉第旋光器130有一个性质，将入射光线的偏振态顺时针转45°(法拉第旋光器有右旋和左旋，一个是顺时针转45°、另一个是逆时针转45°，此处用顺时针举例)；来自反射镜170的反射光线经过法拉第旋光器时，法拉第旋光器仍将光的偏振态顺时针转45°。而第一二分之一波片140将入射光线的偏振态顺时针转预定角度(如45度)；来自反射镜170的反射光线经过第一二分之一波片时，第一二分之一波片将光的偏振态逆时针转预定角度。
[0044] 为便于理解，本文以第一二分之一波片140将偏振态旋转45度为例，给出入射光线和反射光线经偏振片120、法拉第旋光器130、第一二分之一波片140的偏振态改变示意图。
[0045] 请参阅图3，图3是入射光线和反射光线经偏振片、顺时针法拉第旋光器、第一二分之一波片的偏振态改变示意图。如图3所示，当法拉第旋光器为顺时针时，入射光线的偏振态经偏振片时为水平偏振态，经法拉第旋光器顺时针旋转45度，再经第一二分之一波片顺时针旋转45度，变为垂直偏振态。反射光线的偏振态经第一二分之一波片逆时针旋转45度，再经法拉第旋光器顺时针旋转45度，变为垂直偏振态，并入射至偏振片上。
[0046] 请参阅图4，图4是入射光线和反射光线经偏振片、逆时针法拉第旋光器、第一二分之一波片的偏振态改变示意图。如图4所示，当法拉第旋光器为逆时针时，入射光线的偏振态经偏振片时为水平偏振态，经法拉第旋光器逆时针旋转45度，再经第一二分之一波片逆时针旋转45度，变为垂直偏振态。反射光线的偏振态经第一二分之一波片顺时针旋转45度，再经法拉第旋光器逆时针旋转45度，变为垂直偏振态，并入射至偏振片上。
[0047] 本实施例中，激光在被激光放大器放大之前，被第一偏振分光棱镜分为两部分，一部分进入后续光路被激光放大器放大，另一部分能够被光束检测器接收，以看入射的光束质量好不好；激光在被激光放大器一程放大后，被第二偏振分光棱镜分为两部分，一部分进入后续光路被激光放大器再次放大，另一部分能够被光束检测器接收，以看经过一程放大后光束质量是否劣化。因此，本实施例的双程激光放大装置中，具有光束实时监测功能，能够保证输出光束的光束质量。
[0048] 实施例二
[0049] 当外部设备注入的激光为垂直线偏振态时，如果第一PBS的消光比很高，那么可能会导致第一PBS反射至CCD1的能量太少，CCD1无法清楚地监测。为解决该问题，本发明实施例还提供如下实施例。
[0050] 请参阅图5，图5是本发明实施例中双程激光放大装置的另一实施例的结构示意图。如图5所示，双程激光放大装置200包括第一偏振分光棱镜210，偏振片220，法拉第旋光器230、第一二分之一波片240、激光放大器250、第二偏振分光棱镜260、反射镜270。
[0051] 本实施例与实施例一的区别之处在于，本实施例的双程激光放大装置200还包括：
[0052] 第二二分之一波片280，用于接收外部设备注入的激光，该注入的激光为线偏振光，并将该线偏振光的偏振态改为与水平偏振态的夹角绝对值大于等于0.5度且小于等于1度；第一偏振分光棱镜210从第二二分之一波片280接收注入的激光。
[0053] 本实施例中，在第一PBS的光路前端设置了第二二分之一波片，由于第二二分之一波片280将该线偏振光的偏振态改为与水平偏振态的夹角绝对值小于等于1度，因此第一PBS会将该线偏振光的绝大部分光透射至偏振片，同时第二二分之一波片280将该线偏振光的偏振态改为与水平偏振态的夹角绝对值大于等于0.5度，因此即使第一PBS的消光比很高，也会有足够的光能量到达CCD1，使得CCD1能够清楚地监测。
[0054] 同理，优选地，第一二分之一波片240将偏振态以第一方向旋转的预定夹角的范围，为大于等于44度且小于等于44.5度，以及大于等于45.5度且小于等于46度。这样可以使得第二PBS260会将来自第一二分之一波片的绝大部分光反射至反射镜270，同时保证即使第二PBS的消光比很高，也会有足够的光能量到达CCD2，使得CCD2能够清楚地监测。
[0055] 本发明还提供一种双程激光放大系统，该系统包括双程激光放大装置，第一光束监测器与第二光束检测器，该光路调试装置包括：
[0056] 第一偏振分光棱镜，用于接收注入的激光，并透射该激光中的水平线偏振光，反射该激光中的垂直线偏振光至第一光束监测器；
[0057] 偏振片，用于透射来自第一偏振分光棱镜的水平线偏振光；
[0058] 法拉第旋光器，用于将偏振片出射的水平线偏振光的偏振态以第一方向旋转45度；
[0059] 第一二分之一波片，用于将法拉第旋光器输出的线偏振光的偏振态以第一方向旋转一预定夹角；
[0060] 激光放大器，用于将第一二分之一波片输出的线偏振光进行放大；
[0061] 第二偏振分光棱镜，用于反射激光放大器输出的光中的垂直线偏振光，透射激光放大器输出的光中的水平线偏振光至第二光束监测器；
[0062] 反射镜，用于将第二偏振分光棱镜出射的垂直线偏振光原路反射回第二偏振分光棱镜，以使得该线偏振光返回激光放大器并被再次放大。
[0063] 双程激光放大系统中的双程激光放大装置可以具有上述列举的各种设置或功能，此处不再作赘述。
[0064] 以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明
说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
