1、激光器32和激光器33的输出口与电光晶体I的入射面相对，脉冲激光310、脉冲激光320和脉冲激光330在入射面上的入射位置排列为一条直线，即沿电光晶体I的宽度方向排列，在出射面上的出射位置为同一点，出射的脉冲激光传输方向相同，所述入射面和出射面均为宽度方向所在的侧面，宽度方向是与最长边和上底面均垂直的方向。激光器31、激光器32和激光器33前后错位排列(靠近电光晶体I的为前)，以节约空间，在使用相同尺寸的电光晶体I情况下，排放更多个的激光器，实现更多路光束的合束。入射的脉冲激光320和330经过电光晶体I的所有畴结构11，在每一个畴壁12处均发生折射，并且脉冲激光320和脉冲激光330均逐渐向脉冲激光310靠拢，最终在出射位置处3路脉冲激光合束为一束；激光器31、激光器32和激光器33输出的脉冲激光可以为重复运行的脉冲，也可以是单次脉冲，可以具有不同的脉冲形状、脉冲宽度、波长、光谱宽度、啁啾特性、幅度等特性。如有更多的激光器，还可以关于激光器31对称排列，达到将更多路的脉冲激光合束的目的。
[0040]所述驱动电路2、激光器31、激光器32和激光器33均与同步机4相连接，激光器31、激光器32和激光器33输出脉冲激光的时刻全部由同步机4控制，驱动电路2施加电压的时刻和电压大小也由同步机4控制，只由一台同步机4控制不仅简化了合束装置，同时避免不同同步机间的时间差，提高对合束装置控制的精准度；
[0041]激光准直元件5位于出射面的一侧，垂直于出射的脉冲激光，用于减小合束脉冲激光6的发散角，得到直线传输的合束脉冲激光6。
[0042]—种利用如上述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置进行的合束方法，包括以下步骤:
[0043](I)激光器31、激光器32和激光器33的输出口均与电光晶体I的入射面相对，激光器31输出的脉冲激光310、激光器32输出的脉冲激光320和激光器33输出的脉冲激光330在入射面上的入射位置排列为一条直线，并且该直线垂直于电场方向，激光器31、激光器32和激光器33均由同步机4控制，在不同的时刻重复输出脉冲激光310、脉冲激光320和脉冲激光330 ;
[0044](2)脉冲激光310、脉冲激光320和脉冲激光330在不同时刻透过电光晶体1，当由激光器31输出的脉冲激光310入射到电光晶体I的入射面时，同步机4控制驱动电路2对电光晶体I施加的电压为零，当由激光器32输出的脉冲激光320入射到电光晶体I的入射面时，同步机4控制驱动电路2对电光晶体I施加较低的电压，当由激光器33输出的脉冲激光330入射到电光晶体I的入射面时，同步机4控制驱动电路2对电光晶体I施加较高的电压，不同的施加电压使脉冲激光310、脉冲激光320和脉冲激光330在电光晶体I内具有不同的传输路径；
[0045]另外，脉冲激光310、脉冲激光320和脉冲激光330均为重复频率的脉冲激光，上述步骤仅描述了各个脉冲激光其中一个脉冲的合束过程，对于其余脉冲，只需重复上述步骤即可实现合束，快速有效的提高重复频率和平均功率；
[0046](3)所述脉冲激光310、脉冲激光320和脉冲激光330在不同时刻由电光晶体I的出射面出射，并且出射位置为同一点，出射后3路脉冲激光的传输方向相同，出射后经过激光准直元件5，得到合束脉冲激光6。通过同步机4对多路脉冲激光时序上的控制，可以得到脉冲间隔时间相同或不同的合束脉冲激光6。
[0047]本发明将畴反转的电光晶体1、驱动电路2与同步机4相结合，驱动电路2给电光晶体I施加电压，同步机4控制施加电压的大小、方向和时刻，巧妙逆向利用具有畴结构11的电光晶体I的光偏转特性和脉冲激光的特点，将多路脉冲激光合束成一路激光，在不降低脉冲能量的前提下提高脉冲激光输出的重复频率和平均功率。
[0048]如图3所示，激光器31输出矩形的脉冲激光310，，激光器32输出三角形的脉冲激光320，激光器33输出矩形的脉冲激光330，经过合束后，即可得到合束脉冲激光6。若需要更多路脉冲激光合束，可将本发明的合束装置进行多级串联，即将合束脉冲激光6再次作为入射脉冲激光，入射到下一级电光晶体上。
[0049]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置，其特征在于，包括: 具有畴反转的电光晶体，所述电光晶体具有相互平行的上底面和下底面，所述电光晶体的自发极化方向与上底面和下底面垂直，所述电光晶体的畴结构沿所述电光晶体的最长边方向依次排列，相邻畴结构的自发极化方向相差180° ； 驱动电路，所述驱动电路的2个电极板分别与所述电光晶体的上底板和下底板相配合； 至少2个激光器，所述激光器的输出口与所述电光晶体的入射面相对，所述激光器输出的脉冲激光在入射面上的入射位置排列为一条直线，所述激光器输出的脉冲激光在出射面上的出射位置为同一点，出射的脉冲激光传输方向相同，所述入射面和出射面均为宽度方向所在的侧面； 同步机，所述驱动电路和全部的激光器分别与所述同步机相连接。2.根据权利要求1所述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置，其特征在于，所述畴结构均为三角形，相邻的所述畴结构的交界面斜率大小相等并且方向相反。3.根据权利要求2所述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置，其特征在于，相邻的所述畴结构的交界面与所述电光晶体的最长边所成的锐角为70-80°。4.根据权利要求3所述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置，其特征在于，相邻的所述畴结构的交界面与电光晶体的最长边所成的锐角为75°。5.根据权利要求1-4任一所述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置，其特征在于，所述电光晶体包括5-20个所述畴结构。6.根据权利要求5所述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置，其特征在于，所述电光晶体为铌酸锂晶体或钽酸锂晶体。7.一种利用如权利要求1-6任一所述的基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置进行的合束方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)激光器的输出口与电光晶体的入射面相对，激光器输出的脉冲激光在入射面上的入射位置排列为一条直线，激光器由同步机控制，在不同的时刻重复输出脉冲激光； (2)当由不同激光器输出的脉冲激光在不同时刻入射到电光晶体的入射面时，同步机控制驱动电路对具有畴结构的电光晶体施加不同的电压； (3)所述脉冲激光由电光晶体的出射面出射，并且出射位置为同一点，出射后脉冲激光的传输方向相同，出射后经过激光准直元件，得到合束脉冲激光。8.根据权利要求7所述的合束方法，其特征在于，其中1个所述激光器输出的脉冲激光垂直于入射面，当该脉冲激光入射到所述电光晶体时，所述驱动电路对所述电光晶体施加的电压为零。9.根据权利要求8所述的合束方法，其特征在于，所述畴结构均为三角形，相邻的所述畴结构的交界面斜率大小相等并且方向相反。10.根据权利要求9所述的合束方法，其特征在于，相邻的所述畴结构的交界面与所述电光晶体的最长边所成的锐角为70-80°。
【专利摘要】本发明公开了一种基于畴反转电光晶体的脉冲激光合束装置及其方法，包括具有畴反转的电光晶体、驱动电路、至少2个激光器和同步机，所述电光晶体具有相互平行的上底面和下底面，畴结构沿电光晶体的最长边方向依次排列，相邻畴结构的自发极化方向相差180°，所述驱动电路的2个电极板分别与电光晶体的上底板和下底板相配合，所述激光器的输出口与电光晶体的入射面相对，在出射面上的出射位置为同一点，出射的脉冲激光传输方向相同，本发明的装置和方法逆向利用畴反转电光晶体产生的光偏转，并将其与脉冲激光的特性以及同步机相结合，通过一级合束装置即可实现多路脉冲激光合束。
【IPC分类】H01S3/107
【公开号】CN105261928
【申请号】CN201510753676
【发明人】张永亮, 邓颖, 王方, 康民强, 罗韵, 薛海涛, 郑建刚, 王少奇, 张锐, 田小程, 蒋新颖, 王振国, 李明中, 严雄伟, 王德恩, 周丽丹, 胡东霞, 郑奎兴, 粟敬钦, 朱启华, 魏晓峰, 郑万国
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月6日