具体光路稍有差别。如图3，自脉冲分离/合成装置3出射的脉冲光束擦着全反射镜6上沿入射进入光栅对42，穿过光栅对42后再经过全反射镜421反射，再次穿过光栅对42，完成第一次压缩。第一次压缩后的出射光位置比入射时略微下降，经全反射镜6反射进入法拉第旋转反射镜5。自法拉第旋转反射镜5出射的脉冲光束偏振方向旋转90度，传播方向反向，沿入射光路反向进入光栅对42，进行第二次压缩。
[0066]4.第二次压缩后自光栅对42出射的的脉冲光束沿着全反射镜6上沿光路返回脉冲分离/合成装置3的最后一级偏振分束晶体，携带多个子脉冲的光束逆向通过整个脉冲分离/合成装置3实现脉冲合成，原理与实施例1相同，不再赘述。最终将2N个子脉冲按照偏振态合成为一个高峰值功率的激光脉冲。
[0067]5.高峰值功率脉冲输出与实施例1相同。
[0068]实施例3
[0069]本实施例为全光纤式压缩的技术方案，见图4所示。
[0070]1.激光输入和偏振选择与实施例2基本相同，由光纤式偏振控制器231代替1/2波片，由光纤式偏振分束器232代替偏振分束晶体。
[0071]2.脉冲分离与实施例2基本相同，脉冲分离/合成装置3由两个光纤式偏振分束器331和两段单模保偏光纤332构成，前端的光纤式偏振分束器将入射光分成偏振方向彼此垂直的两路脉冲光，分别耦合入两段单模保偏光纤；其中一路的光纤长度较长，为该路脉冲引入延时；在后端的光纤式偏振分束器中将两段单模保偏光纤输出的时域分离的脉冲光合成为一路；两段单模保偏光纤的长度差随分离单元级数倍增，其向子脉冲引入的延时量也成倍增加。
[0072]为保证每级每个子脉冲均得到展宽，在每级的单模保偏光纤熔接时，将其慢轴相对前级呈45度熔接，相当于将入射下一级分离单元的每个子脉冲的偏振方向均旋转45度。每经过一级展宽，子脉冲数量加倍，N级展宽后的子脉冲数量为2N，峰值功率与输入激光相比降低为原来的1/2N。
[0073]3.脉冲压缩装置4可由色散补偿光纤或者光子晶体光纤构成，图4中所示是色散补偿光纤43，与法拉第旋转反射镜5配合使入射脉冲光束的两次通过色散补偿光纤43进行压缩。
[0074]4.第二次压缩后，脉冲光束中的子脉冲偏振方向已发生90度旋转，自色散补偿光纤43出射的脉冲光束沿光路返回脉冲分离/合成装置3最后一级后端的光纤式偏振分束器331，携带多个子脉冲的光束逆向通过整个脉冲分离/合成装置3实现脉冲合成，原理与实施例1和2均相同，不再赘述。最终将2N个子脉冲按照偏振态合成为一个高峰值功率的激光脉冲。
[0075]5.合成后的高峰值功率脉冲沿光路反向到达光纤式偏振分束器232，高峰值功率脉冲从反射端口输出。
[0076]本发明各部分装置组合并不限于实施例中所述的组合方式，功能相同的组件可替换使用，如实施例1中分离单元的双折射晶体也可以和实施例2中脉冲压缩装置中的光栅对配合使用。
[0077]应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非【具体实施方式】的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种高能脉冲激光分离压缩方法，其特征在于，包括: 步骤1、对输入的脉冲激光进行偏振选择，得到所需偏振方向的线偏振激光脉冲； 步骤I1、将所述线偏振激光脉冲在时域上进行N级分离:每级分离时，先将入射激光分离为偏振方向彼此垂直两束激光，此时一个脉冲被分为一对偏振方向彼此垂直的子脉冲；再对其中一束激光引入延时，使每对所述偏振方向彼此垂直的子脉冲在时域上分离；再将分离后的两束激光汇聚为一束，该光束中包含的脉冲数量加倍；经过N级分离后，得到一束包含2N个子脉冲的脉冲激光； 步骤II1、将所述2N个子脉冲进行压缩； 步骤IV、将压缩后的2N个子脉冲合成为一个高能激光脉冲； 步骤V、输出压缩后的高能脉冲激光。2.根据权利要求1所述的高能脉冲激光分离压缩方法，其特征在于: 步骤III中，所述2N个子脉冲进行压缩时，子脉冲先通过压缩装置进行第一次压缩，再将压缩后出射的子脉冲光路反转，使其沿原光路反向入射至压缩装置中进行第二次压缩。3.根据权利要求1或2任一项所述的高能脉冲激光分离压缩方法，其特征在于: 步骤IV中，所述2N个子脉冲合成为子脉冲分离的逆向过程，合成时将压缩后的各子脉冲偏振方向均旋转90度并沿原光路反向入射至用于脉冲分离的光学单元，出射时全部子脉冲合成为一个高峰值功率激光脉冲。4.一种高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:包括光路中顺序设置的脉冲激光光源、偏振选择装置、脉冲分离/合成装置、脉冲压缩装置和偏振反转装置，其中: 脉冲激光自所述脉冲激光光源出射，经偏振选择装置得到线偏振光，该线偏振脉冲入射脉冲分离/合成装置； 所述脉冲分离/合成装置包括多级分离单元，入射激光逐级依次入射分离单元，每级分离单元光轴均与入射光路存在固定的夹角；每级分离单元整体相对前一级绕入射光路旋转一定角度或在每级分离单元间放置有1/2波片，调节光轴与入射脉冲偏振方向的夹角，使入射每级分离单元的每个脉冲均可分解为一对偏振方向相互垂直的脉冲分量，形成一对子脉冲；分离单元对其中一个子脉冲引入延时，使偏振方向相互垂直的成对子脉冲在时域上分离，设置分离单元使其引入的延时量随级数增加而逐渐增大； 自脉冲分离/合成装置出射的脉冲光束入射脉冲压缩装置，脉冲压缩装置出射的脉冲光束入射偏振反转装置后各个脉冲偏振方向旋转90度，同时脉冲光束沿原出射光路逆向传播形成反转光路； 偏振选择装置将沿反转光路入射的脉冲光束输出。5.根据权利要求4所述的高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:所述偏振选择模块为偏振分束晶体或光纤式偏振分束器。6.根据权利要求4所述的高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:所述脉冲压缩装置为偏振不敏感的压缩单元，对偏振方向相互垂直的激光均能实现压缩作用；压缩单元为光栅对、棱镜对、色散补偿光纤或光子晶体光纤。7.根据权利要求4所述的高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:所述偏振反转装置为法拉第旋转反射镜，包括前端的法拉第旋转器和后端的全反射镜。8.根据权利要求4至7任一项所述的高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:所述脉冲分离/合成装置的每级分离单元由两块厚度相同的双折射晶体平板重叠拼合而成，两平板光轴相对拼合界面镜像对称，脉冲激光入射与出射均垂直平板表面；平板厚度随分离单元级数倍增，其向子脉冲引入的延时量线性增加；每级分离单元整体相对前一级围绕入射光路旋转45度。9.根据权利要求4至7任一项所述的高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:所述脉冲分离/合成装置的每级分离单元由偏振分束晶体、两个1/4波片和一对全反射镜组成，偏振分束晶体置于入射光路中，入射光分束垂直于入射方向；一对全反射镜分别位于偏振分束晶体分束光路两端，全反射镜前分别设置1/4波片；一对全反射镜之间的距离随分离单元级数倍增，其向子脉冲引入的延时量线性增加；每级分离单元整体相对前一级围绕入射光路旋转45度。10.根据权利要求4至7任一项所述的高能脉冲激光分离压缩装置，其特征在于:所述脉冲分离/合成装置的每级分离单元由两个光纤式偏振分束器和两段单模保偏光纤构成，前端的光纤式偏振分束器将入射光分成两路分别親合入两段单模保偏光纤，后端的光纤式偏振分束器将两段单模保偏光纤中的光合成为一路；两段单模保偏光纤的长度差随分离单元级数倍增，其向子脉冲引入的延时量线性增加；每级的单模保偏光纤熔接时，将其慢轴相对前级呈45度熔接。
【专利摘要】一种高能脉冲激光分离压缩方法及装置，对输入的激光进行偏振选择得到线偏振态的激光脉冲；再经脉冲分离，在时域上按照偏振方向彼此垂直的方式分成多个子脉冲，对应的脉冲能量降低；再进入压缩装置进行脉冲宽度的第一次压缩；第一次压缩后，脉冲入射到偏振反转装置，偏振态旋转90度，传播方向与之前相反，再次经过脉冲压缩装置，进行脉冲宽度的第二次压缩；第二次压缩后的脉冲反向经过脉冲分离装置，多个子脉冲合成为一个高能激光脉冲并出射。本发明在现有脉冲压缩装置的材料和损伤阈值条件下，实现了更高能量的超短激光脉冲输出；采用两次压缩倍增了色散补偿量；本发明还便于采用全光纤结构装置实现高能脉冲激光压缩。
【IPC分类】G02F1/35, H01S3/00
【公开号】CN104934841
【申请号】CN201510350982
【发明人】曾和平, 杨康文, 郝强
【申请人】南京朗研光电科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月23日