专利名称：超短激光脉冲四通放大器的制作方法
技术领域：
一种基于激光偏振特性设计的结构简单、成本低，调节方便的超短激光脉冲四通放大器，可广泛用于大信号超短激光脉冲的能量放大。
背景技术：
锁模激光光脉冲由于其极窄的脉冲宽度得到广泛的应用，但其单脉冲能量低，需要导入再生放大器进行放大，但受限于再生放大器内光学元器件的损伤阈值，放大输出光的单脉冲能量只有几毫焦，仍需后续放大。目前的超短激光脉冲的后续放大可采用单通、双通和多通放大。单通和双通放大无法将激光增益介质的储能最大限度的提取，造成不必要的损耗。目前多通放大的结构复杂，例如，镜阵列方法可实现10通放大，但调节困难，同时会导致光束质量下降。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的超短激光脉冲单通或者双通放大器无法将激光增益介质的储能最大限度的提取和多通放大器调节困难的缺点，提出一种简单实用的超短激光脉冲四通放大器。该装置结构简单稳定、成本低、调节方便，能够充分提取激光增益介质的储能，最终获得高的能量增益，达到简化技术节约成本的目的。
本发明的超短激光脉冲四通放大器，利用激光的偏振特性，采用法拉第光学旋转器、偏振光器件和1/4波片的组合，使注入的种子激光四次通过激光增益介质，实现四通放大。该装置所采用的技术方案见图1，由导入种子光的第一偏振棱镜1、1/2波片2、法拉第光学旋转器3、第二偏振棱镜4、第一全反镜5、激光增益介质6、1/4波片9和全反镜10组成，其中，1/2波片2、法拉第光学旋转器3、第二偏振棱镜4、激光增益介质6、1/4波片9、第二全反镜10依次沿被第一偏振棱镜1反射的种子光出射方向设置，第一全反镜5设置在第二偏振棱镜4反射光的垂直方向。
本发明中的激光增益介质的直径与法拉第光学旋转器的通光口径及注入种子光的光斑大小三者应该相互匹配。
本发明的有益效果是(1)能够将激光增益介质的储能充分的提取；(2)结构简单。
图1是本发明的光路原理图。
图中，1、第一偏振棱镜，2、1/2波片，3、法拉第光学旋转器，4、第二偏振棱镜，5、第一全反镜，6、激光增益介质，7、氙灯，8、激光腔，9、1/4波片，10、第二全反镜。
具体实施例方式
本发明的实施例参见图1，在图1中，该装置由导入种子光的第一偏振棱镜1、1/2波片2、法拉第光学旋转器3、第二偏振棱镜4、第一全反镜5、激光增益介质6、1/4波片9和全反镜10组成，其中，1/2波片2、法拉第光学旋转器3、第二偏振棱镜4、激光增益介质6、1/4波片9、第二全反镜10依次沿被第一偏振棱镜1反射的种子光出射方向设置，第一全反镜5设置在第二偏振棱镜4反射光的垂直方向。本发明中的激光增益介质的直径与法拉第光学旋转器的通光口径及注入种子光的光斑大小三者应该相互匹配，激光增益介质可选用Nd:YAG棒等工作物质。垂直偏振的种子光传播方向与第一偏振棱镜1垂直入射，被第一偏振棱镜1反射，经过1/2波片2后其偏振方向被顺时针旋转45°、经法拉第光学旋转器3后又被顺时针旋转45°，变为水平偏振光，种子光通过第二偏振棱镜4到达激光增益介质6，由于激光增益介质在激光腔8内，有氙灯7对其进行泵浦作用，激光增益介质上能级处于饱和状态，当种子光通过后能量得到第一次放大。经过1/4波片9后水平偏振光变成圆偏振光，之后全反镜10将其反射，使得种子光再次通过1/4波片9，圆偏振光变成垂直偏振光，再次通过激光增益介质后脉冲能量被第二次放大。由于偏振棱镜对水平偏振光透射，对垂直偏振光反射，所以放大后的种子光被偏振棱镜4反射到第一全反镜5，反射光又被偏振棱镜4反射进激光增益介质，种子光被第三次放大。经过1/4波片9时垂直偏振光变成圆偏振光，经第二全反镜10反射再经过1/4波片变成水平偏振光，通过激光增益介质后种子光被第四次放大，之后从第二偏振棱镜4出射。激光反向通过法拉第旋转器其偏振方向被逆时针旋转45°，它与1/2波片对激光的顺时针旋转45°相互抵消，激光仍然为水平偏振光，经过偏振棱镜1后就出射了。
注偏振棱镜对水平偏振光具有很高的透射率，对垂直偏振光有很高的反射率。
激光偏振方向与1/2波片光轴夹角为α时，出射光被旋转2α，为使激光通过1/2波片后偏振方向被旋转45°，1/2波片光轴应与激光偏振方向夹角22.5°。法拉第光学旋转器对偏振光的旋转与光的入射方向有关。从正向入射时，它将偏振光顺时针旋转45°，而从反向入射时，它将偏振光逆时针旋转45°。
1/4波片的作用是，当线偏振光的偏振方向与1/4波片的快轴平行或垂直时，透射仍是线偏振光；线偏振光的偏振方向与1/4波片的快轴成45°或135°角时，透射光为圆偏振光；其它方向透射光为椭圆偏振光。本发明中种子光的偏振方向与1/4波片的快轴所成锐角为45°角。
权利要求
1.超短激光脉冲四通放大器，其特征在于由导入种子光的第一偏振棱镜(1)、1/2波片(2)、法拉第光学旋转器(3)、第二偏振棱镜(4)、第一全反镜(5)、激光增益介质(6)、1/4波片(9)和全反镜(10)组成；其中，垂直偏振的种子光传播方向与第一偏振棱镜(1)垂直入射，1/2波片(2)、法拉第光学旋转器(3)、第二偏振棱镜(4)、激光增益介质(6)、1/4波片(9)、第二全反镜(10)依次沿被第一偏振棱镜(1)反射的种子光出射方向设置，1/2波片光轴与种子光偏振方向夹角为22.5°，1/4波片的快轴与种子光所夹锐角为45°，第一全反镜(5)设置在第二偏振棱镜(4)反射光的垂直方向，激光增益介质(6)的直径与法拉第光学旋转器的通光口径及注入种子光的光斑大小三者相互匹配。
全文摘要
一种超短激光脉冲四通放大器，可广泛用于大信号超短激光脉冲的能量放大。利用激光的偏振特性，由法拉第光学旋转器(3)、第二偏振棱镜(4)、第一全反镜(5)、激光增益介质(6)、1/4波片(9)和全反镜(10)组成，其中，1/2波片、法拉第光学旋转器、第二偏振棱镜、激光增益介质、1/4波片、第二全反镜依次沿被第一偏振棱镜反射的种子光出射方向设置，第一全反镜设置在第二偏振棱镜反射光的垂直方向。本发明能够充分提取激光增益介质的储能，最终获得高的能量增益，达到简化技术节约成本的目的。
文档编号G02F1/39GK1834765SQ200610065409
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月23日 优先权日2006年3月23日
发明者李港, 陈檬, 林陶君, 常亮 申请人:北京工业大学