本发明属于一种高精度的激光光束整形技术，具体是一种应用了闭环自适应光学和反射式液晶空间光调制器（slm）的激光光束整形装置。
背景技术：
激光作为单一波长光源应用广泛，激光光束控制技术由此而产生，其有别于校正各种随机误差或者系统误差的激光光束净化技术，其主要目的是控制激光的光束，包括光束的强弱、光相位分布或是光强的模式分布。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置，从而使激光器输出各种光强分布的激光光束，实现一种可任意调制光强模式的‘数字激光器’。本发明可广泛用于需要激光光束特征分布的各种科学研究中。
采用的技术方案是：
一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置，包括激光发生器、慢速反馈单元、激光放大单元、误差信息反馈单元和处理单元，其特征在于：
所述激光发生器主要由激光反射镜、激光工作物质和激光输出镜装配成。
上述激光反射镜为液晶反射镜，液晶反射镜具有两个功能：第一，用作腔镜反射镜，与激光输出镜形成谐振腔产生激光；第二，液晶大数量的可调制单元阵列用作激光模式的调制器，完成激光的光束整形。
上述液晶反射镜可以采用lcos液晶反射器件。
上述激光工作物质选用晶体；
上述慢速反馈单元包括第一半反半透镜和慢速波前探测器，第一半反半透镜设置在激光发生器输出的激光的光路上。激光发生器发出的激光进入第一半反半透镜被分成第一反射光束和第一透射光束。第一反射光进入慢速波前探测器，经慢速波前探测器处理后再经第一数据总线送入处理单元的慢速反馈数据端口，形成闭环控制，而第一透射光束则进入激光放大单元。
上述第一半反半透镜可设定为50%以上光强透过，由于激光光束整形单元所产生的激光能量较小，即使50%左右的光强反射进入慢速反馈波前探测器，一般也不会超过其损伤阈值。
上述慢速波前探测器一般可采用哈德曼波前探测器，其带宽在100hz以下。
所述激光放大单元，主要由激光放大器和调制镜组构成，能倍增激光能量，输出高功率激光束。
上述放大单元和调整镜组是激光器产生更高能量激光的一个组成部分，调整镜组可以是一片或者几片，其功能可以为光束的准直或者光速的放缩，与激光输出的要求有关。
误差信息反馈单元，主要由第二半反半透镜和快速波前探测器组成。经放大单元倍增放大的激光束进入第二半反半透镜，被分成第二反射光束和第二透射光束。第二反射光束进入快速波前探测器，快速波前探测器的激光输出端口经第二数据总线传递到处理单元的快速反馈数据端口，进入处理单元，第二透射光束为整个激光器的输出光束。
处理单元完成反馈以及处理功能，由快速波前探测器实时探测激光光束的光强分布，反馈给处理单元，经光强重心提取、重心偏移量运算得到对腔镜液晶反射镜各调制单元的控制量，从而实现实时闭环控制，多次迭代后，控制光强在整个输出截面上的强弱，从而得到任意光强分布的各种模式的激光光束输出。
上述第二半反半透镜由于激光光束经激光放大单元放大后能量较高，视能量强弱设置二半反半透镜的透过率，优选应为95%以上透过，保证光强不超过第一波前探测器的阈值。
上述快速波前探测器一般可以采用哈德曼波前探测器，其带宽在1000hz左右，用于快速反馈。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
一、提供了一种方法，即闭环控制液晶空间光调制器的相位对激光光束进行整形，控制激光光束输出模式。。
二、采用半反半透分光镜和波前探测器作为激光光束的反馈回路，结构简单，易于实现。
三、激光振荡级反射腔镜设置为液晶空间光调制器，激光的能量较小，在符合液晶对损伤阈值的要求前提下，通过控制液晶反射调制出各种激光光束模式。
四、采用双反馈双闭环设计，即第一次反馈闭环实现了特定激光模式的产生，第二次反馈闭环实现了激光光束误差的校正，从而产生稳定的带有特定模式的激光光束。
附图说明
图1是本发明的一种实施例结构示意图。
具体实施方式
一种带闭环自适应机构的激光光束整形装置，包括激光发生器、慢速反馈单元、激光放大单元、误差信息反馈单元和处理单元组成：
所述激光发生器主要由液晶反射镜1、激光工作物质2和激光输出镜3装配成。
上述液晶反射镜1具有两个功能：第一，用作腔镜反射镜，与激光输出镜形成谐振腔产生激光；第二，液晶大数量的可调制单元阵列用作激光模式的调制器，完成激光的光束整形。
上述液晶反射镜可以采用lcos液晶反射镜，器件分辨率越高所控制模式越精确，优选采用2048x1536单元以上的lcos液晶反射镜。
上述激光工作物质2选用激光泵浦晶体，可选用可见光波段532um波段；
激光在激光发生器内，泵浦晶体产生激光，在液晶反射镜和激光输出镜之间反复振荡，由于lcos液晶反射镜可以调制反射率，激光振荡时，反射率高的位置光强得以加强，反射率低的位置光强反而减弱，从而形成了明暗不同的各种模式。
上述反馈单元包括第一半反半透镜4和慢速波前探测器5，第一半反半透镜4设置在激光发生器输出激光的光路上，成45°角放置，激光发生器输出的激光进入第一半反半透镜4被分成第一反射光束和第一透射光束。第一反射光束进入慢速波前探测器5，经慢速波前探测器5处理后产生图像数据，经第二数据总线6送入处理单元13的慢速反馈数据端口7；在处理单元13内，完成对数据的处理得到控制液晶反射镜各个单元的控制量，调制液晶反射镜个位置的反射率，此过程反复叠加从而控制激光输出光束的光强分布。
上述第一半反半透镜4一般设定为50%透过率，无论如何设置，其原则为不超过慢速反馈波前探测器的损伤阈值。
上述慢速波前探测器5采用哈德曼波前探测器，其带宽为100hz，用于慢速反馈。
所述激光放大单元，主要由激光放大器8和调制镜组9构成，能倍增输出高功率激光束。
误差信息反馈单元，主要由第二半反半透镜10和快速波前探测器11组成。经放大单元倍增放大的激光束进入第二半反半透镜10，被分成第二反射光束和第二透射光束。第二反射光束进入快速波前探测器11，快速波前探测器11的视频数据输出端口经第一数据总线12传递到处理单元13的快速反馈数据端口14，进入处理器13。
处理单元13完成反馈以及处理功能，由快速波前探测器实时探测激光放大后的输出光束的光强分布，反馈给处理单元13，经运算得到对腔镜液晶反射镜1各单元的控制量，从而实现实时闭环控制，多次迭代后最大限度减小了激光放大单元所带给激光光束光强分布的干扰误差，从而得到较高功率任意光强分布的各种激光光束输出。
下面结合本附图对本实施例的各部件功能作进一步说明：
液晶反射镜1和激光输出镜3构成了固体激光器的振荡腔，连通激光工作物质2（一般为晶体）用于产生激光光束。同时液晶反射镜1也是控制激光输出模式的主要器件。所述第一半反半透镜4具有半反半透功能起到分光作用，其分光的一路进入所述慢速波前探测器5，另一路进入放大级，进而进入调整镜组9，最终进入第二半反半透镜10。所述第二半反半透镜10也起到分光作用，其分光的一路进入所述快速波前探测器11，另一路作为激光光束输出。
本发明由反射式液晶空间光调制器（slm）代替了传统反射镜，由腔镜液晶反射镜1和腔镜输出镜3构成了固体激光器的振荡级。利用液晶的相位调制可以任意改变光强而且其调制的单元可以达到几百万个的特点，来调制激光光束各点的光强，从而达到可以控制输出任意特征相位激光束的目的。
所述放大器8，调整镜组9是固体激光器中的放大单元，倍增输出高功率的激光光束。有一定模式的激光光束经过放大单元后，由于热效应和孔径效应等会导致激光光束的模式信息被部分破环。因此我们设计了由第二半反半透镜10，第一波前探测器11组成的误差信息反馈单元，用于校正因放大倍增而引起的误差，由于激光功率已被放大，为了保护快速波前探测器5，第二半反半透镜4的反射率应较小，大部分光强以透射的形式输出。
所述液晶反射镜1各调制单元的控制量实际上是由两个反馈单元所控制，其区分为第一半反半透镜4、慢速波前探测器5组成的反馈单元实现固定光束模式速度较慢。第二半反半透镜10，快速波前探测器11组成的反馈单元校正系统误差速度较快。