一种具有软边光阑的大能量激光器系统的制作方法

本实用新型涉及激光器技术领域，具体涉及一种具有软边光阑的大能量激光器系统。

背景技术：

大能量激光器系统大量应用在激光冲击强化、材料损伤测试以及高功率钛宝石泵浦等科研和工业领域。在不同的应用中对激光器光斑的强度分布均匀性有着很高的要求，比如在激光器冲击强化的应用中，如果激光器光斑中心区域较强或者有较强的衍射环出现，就会造成被强化器件在不同位置强化程度不同，最后导致整个器件的强化效果较差。同样的现象出现在钛宝石激光器泵浦情况下也会造成泵浦光分布不均匀从而影响最终输出激光的光束质量，甚至会因为衍射点的出现造成钛宝石损耗的情况。

现有的大能量激光器普遍存在光斑中有衍射环的现象，如何消除大能量激光器的衍射环成为进一步推动了大能量激光器系统在工业和科研等领域应用的关键一步。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供这样一种具有软边光阑的大能量激光器，利用软边光阑在大能量激光器系统中的应用来消除大能量激光器光斑中的衍射环，从而改善激光光束质量和强度分布均匀性。

本实用新型的为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种具有软边光阑的大能量激光器系统，包括软边光阑和激光放大源，所述软边光阑上开设有通光孔，所述软边光阑设置在激光放大源内和/或激光放大源末端。

进一步地，所述激光放大源为由后腔镜、增益介质和输出镜排列组成的激光器谐振腔。

进一步地，当软边光阑设置在激光放大源内时，所述软边光阑位于后腔镜与增益介质之间和/或增益介质与输出镜之间。

进一步地，该具有软边光阑的大能量激光器系统还包括至少一个激光放大器，所述激光放大器设置在激光放大源末端。

进一步地，所述软边光阑设置在激光放大源与激光放大器之间和/或激光放大器末端。

进一步地，当激光放大器数量为两个及以上时，所述软边光阑设置在相邻两激光放大器之间。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案使用软边光阑来改进大能量激光器系统中光斑模式，消除光斑的衍射环，提高激光光斑的强度分布均匀性，这种方法有以下几个优点：

1)对大能量激光器系统的输出能量影响小，使用软边光阑后的能量损耗可忽略不计；2)器件简单，成本低；3)使用方法灵活，可以放置在系统中多个位置，系统中加入软边光阑后不会对现有光路产生影响；4)光斑模式优化效果明显。

附图说明

图1为本实用新型中软边光阑的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例一的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例二的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例三的结构示意图；

图5为本实用新型的实施例五的结构示意图；

图6为本实用新型的实施例六的结构示意图；

图7为本实用新型的实施例七的结构示意图；

图8为本实用新型的实施例八的结构示意图；

图9为本实用新型的实施例九的结构示意图；

图10为本实用新型的实施例十的结构示意图；

图11为本实用新型的实施例十一的结构示意图。

图中，1、软边光阑；11、通光孔；2、激光放大源；21、后腔镜；22、增益介质；23、输出镜；3、激光放大器。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

软边光阑是通过一维超高斯函数：获得的超高斯分布(其中w表示束腰宽度，N为阶数)，通过特殊的加工方式使得在光阑内圈(与激光作用区域)的通过率呈相应阶数的超高斯分布，从而获得相应大小的软边光阑。不同的超高斯阶数和束腰宽度对应不同的光阑直径和超高斯分布范围，通过和大能量激光器的光斑直径相匹配从而获得没有衍射环的激光光斑。

实施例一

如图2所示，一种具有软边光阑的大能量激光器系统，包括软边光阑1和激光放大源2，如图1所示，所述软边光阑1上开设有通光孔11，软边光阑1设置在激光放大源2内。

激光放大源2为市购大能量激光器的激光放大源。在激光放大源2内设置软边光阑1，从激光放大源2内部对产生的激光光斑的进行光阑拦截，从而消除激光放大源光斑的衍射环。

实施例二

如图3所示，与实施例一不同之处在于，软边光阑1设置在激光放大源2末端。将软边光阑1安装在激光放大源2末端即激光放大源2的出射光端外侧，光斑从激光放大源2射出后产生衍射环被软边光阑1拦截，从而减少了最终出射光斑的衍射环。

实施例三

如图4所示，与实施例一和实施例二的不同之处在于，软边光阑1同时设置在激光放大源2内和激光放大源2末端。能够两次对激光光斑进行光阑拦截，从而减少了最终出射光斑的衍射环。

实施例四

一种具有软边光阑的大能量激光器系统，包括软边光阑1和激光放大源2，软边光阑1上开设有通光孔11，软边光阑1设置在激光放大源2内。

优选地，激光放大源2为由后腔镜21、增益介质22和输出镜23依次设置组成的激光器谐振腔。

实施例五

如图5所示，与实施例四的不同之处在于，优选地，当软边光阑1设置在激光放大源2内时，软边光阑1位于后腔镜21与增益介质22之间，软边光阑1的通光孔11直径小于增益介质22的通孔口径。

后腔镜21、增益介质22和输出镜23组成了一个激光谐振腔，以此作为大能量激光器系统中激光放大源。软边光阑1放置在激光谐振腔内的后腔镜21与增益介质22之间，或软边光阑1放置在增益介质22与输出镜23之间，或者软边光阑1同时放置在激光谐振腔内的后腔镜21与增益介质22之间和软边光阑1放置在增益介质22与输出镜23之间，后两种情况图5中未示出，但本领域技术人员完全可以根据描述及已有附图进行设置。在后腔镜21与输出镜23之间震荡的光通过软边光阑1的时候，光斑在软边光阑的通光孔11径外的部分被拦截，软边光阑1的通光孔直径略小于增益介质22的通光口径，从而减少了光斑与增益介质22边缘产生的衍射环。

实施例六

如图6所示，一种具有软边光阑的大能量激光器系统，包括软边光阑1和激光放大源2，软边光阑1上开设有通光孔11，软边光阑1设置在激光放大源2内。该大能量激光器系统还包括至少一个激光放大器3，激光放大器3设置在激光放大源2末端。激光放大器2用于提高激光器系统的功率和能量。

实施例七

如图7所示，与实施例六的不同之处在于，软边光阑1设置在激光放大源2的末端时，软边光阑1设置在激光放大源2与激光放大器3之间。

当软边光阑1设置在激光放大源2与激光放大器3之间时，所述软边光阑1的通光孔直径小于激光放大器3的通光口径和激光放大源2出射的激光光斑直径。从激光放大源2出射的激光通过软边光阑1的时候，光斑在软边光阑1通光口径外的部分被拦截，从而减少了光斑与激光放大器3边缘产生的衍射环。

实施例八

如图8所示，与实施例七的不同之处在于，当存在软边光阑1设置在激光放大源2的末端时，软边光阑1设置在激光放大器3末端。

当软边光阑1设置在激光放大器3末端时，所述软边光阑1的通光孔直径小于通过放大器3放大后的激光光斑直径。光斑在软边光阑1通光口径外的衍射环和一部分光斑被拦截，减少了激光放大源2带来的衍射环的同时减少了光斑与激光器放大器3边缘产生的衍射环。

实施例九

如图9所示，与实施例七和实施例八的不同之处在于，当软边光阑1设置在激光放大源2的末端时，优选地，软边光阑1可同时设置在激光放大源2与激光放大器3之间和激光放大器3末端。两次对光斑产生衍射环进行软边光阑1的拦截，从而减少了最终出射光斑的衍射环。

实施例十

如图10所示，进一步地，当激光放大器3数量为两个及以上时，软边光阑1设置在相邻两激光放大器3之间。

从激光放大源2出射的激光通过软边光阑1的时候，光斑在软边光阑1通光口径外的部分被拦截，从而减少了光斑与激光放大器3边缘产生的衍射环。

实施例十一

如图11所示，一种具有软边光阑的大能量激光器系统，包括软边光阑1和激光放大源2，软边光阑1上开设有通光孔11，

优选地，激光放大源2为由后腔镜21、增益介质22和输出镜23依次设置组成的激光器谐振腔。该激光器系统还包括至少两个激光放大器3软边光阑1同时设置在后腔镜21和增益介质22之间，激光放大源2与激光放大器3之间，相邻两激光放大器3之间，以及激光放大器3末端。

以上实施例可根据不同的大能量激光器系统，可以同时在上述的各个位置放置软边光阑，从而获得更好的激光光斑。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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。