一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及激光技术领域，具体而言涉及一种基于前缀脉冲的激光能量稳定 装置。
【背景技术】
[0002] 通常脉冲激光器系统的泵浦脉冲宽度在微秒量级，而激光脉冲的宽度在纳秒量 级，或者更短。因此，在一次泵浦过程中，被放大的激光脉冲（主脉冲）与位于其前数十纳 秒处的脉冲（前缀脉冲）具有相同的不稳定特征，可视为同一发激光。
[0003] 稳定激光脉冲能量的传统方法是测量激光脉冲能量并与目标能量比较，根据测试 能量与目标能量的差异反馈调整光路上游的控制器或驱动电源。这种方法只能根据当前脉 冲的能量起伏校正下一发激光脉冲，如果下一发激光脉冲的起伏规律和尺度与当前测量激 光脉冲的起伏规律和尺度不一致时，稳定的效果就会打折扣甚至变差。非同发次的激光脉 冲能量稳定技术只能稳定激光脉冲能量的平均值，不能消除激光脉冲发与发之间的能量随 机起伏。
[0004] 郭小东公开的文献"光电预偏置激光脉冲稳幅器性能研宄"（期刊：强激光与粒子 束，1997年）利用激光技术领域的通用器件普克尔盒电光开关与偏振器组成预加动态偏置 电压的光电可变透射率装置来稳定调Q激光脉冲幅度。其利用快速光电取样门获得激光脉 冲取样信号，输出一个与激光脉冲幅度成线性正比的低压电脉冲，再经线性电脉冲高压放 大器放大成高压电脉冲加载到普克尔盒电光开关电极上，高压放大电路的线性放大区域有 限，影响能量控制精度。激光脉冲与高压脉冲同步到达普克尔盒电光开关，激光脉冲的时间 变化会转化为高压驱动脉冲的时间变化，进而反过来改变待稳定的激光脉冲时间波形，从 而导致时间波形畸变。 【实用新型内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于前缀脉冲的激光能量 稳定装置，该装置利用前缀脉冲的能量起伏实现对主激光脉冲的能量稳定控制，具有同发 稳定的特征，并使主激光脉冲的时间波形不发生畸变。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007] -种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，包括主光路和取样光路，所述主光路包 括依次设置的种子光源、普克尔盒电光开关、反射镜，所述普克尔盒电光开关是预先施加电 压的，所述主光路还包括削波开关，所述主光路按照种子光源发出的激光传输路径依次设 置为：普克尔盒电光开关、反射镜、削波开关，所述取样光路包括依次设置的光强可调衰减 器、耦合器、光电导开关，所述光强可调衰减器设于所述反射镜的与普克尔盒电光开关相对 的一侧，所述耦合器与所述光电导开关通过光纤连接，所述光电导开关的两端分别与普克 尔盒电光开关的两极相连接。
[0008] 进一步，所述主光路还包括偏振器一、法拉第磁旋光器、偏振器二、1/4波相位延 迟器，所述主光路按照种子光源发出的激光传输路径依次设置为：偏振器一、法拉第磁旋光 器、偏振器二、1/4波相位延迟器、普克尔盒电光开关、反射镜、普克尔盒电光开关、1/4波相 位延迟器、偏振器二、法拉第磁旋光器、偏振器一、削波开关。
[0009] 进一步，所述反射镜镀有反射膜，漏光率为10%。
[0010] 本实用新型的有益效果如下：
[0011] 1、本实用新型在取样光路中采用光电导开关，利用光电导开关的亮阻值变化迅速 泄放普克尔盒电光开关电极的电荷来控制透射率，该控制方法响应速度快、更精确的调整 激光脉冲的能量起伏；
[0012] 2、光电导的暗阻值非常高，不会泄放电荷，从而使普克尔盒电光开关被调控后的 电压保持恒定，从而不会引起激光脉冲波形畸变。
[0013] 3、通过种子光源发出可视为与主脉冲同发的前缀脉冲，前缀脉冲通过光电导开关 调节普克尔盒电光开关的透射率，实现对同一发激光脉冲能量的精确控制，大大降低了激 光脉冲发与发之间的能量起伏，同时不引起激光脉冲波形的畸变；
[0014] 4、将主激光两次通过普克尔盒电光开关，降低了普克尔盒电光开关的工作电压， 有利于激光脉冲能量的稳定；
[0015] 5、无需通过空间光路将主脉冲延迟，大大减小了装置的体积。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型的整体结构和光路示意图；
[0017] 图2为本实用新型的前缀脉冲和主脉冲时序关系及普克尔盒电光开关电压变化 示意图；
[0018] 图3为本实用新型电路不意图；
[0019] 图4为经本实用新型实施例一稳定前后的激光能量起伏图；
[0020] 图5为经本实用新型实施例一稳定前后的脉冲波形图。
[0021] 图中：1 一种子光源，2-親合器，3-偏振器一，4一法拉第磁旋光器，5-偏振器二， 6-1/4波相位延迟器，7-普克尔盒电光开关，8-反射镜，9一光强可调衰减器，10-光纤， 11一光电导开关，12-削波开关。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的 附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请 保护的范围。
[0023] 实施例一：
[0024] 如图1所示，一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，包括主光路和取样光路，所 述主光路包括依次设置的：种子光源1、偏振器一 3、法拉第磁旋光器4、偏振器二5、1/4波 相位延迟器6、普克尔盒电光开关7、反射镜8、削波开关12。由种子光源1发出的激光在主 光路的传输路径为：偏振器一 3、法拉第磁旋光器4、偏振器二5、1/4波相位延迟器6、普克 尔盒电光开关7、反射镜8、普克尔盒电光开关7、1/4波相位延迟器6、偏振器二5、法拉第磁 旋光器4、偏振器一 3、削波开关12,所述普克尔盒电光开关7为磷酸二氣钾电光开关，双程 工作，1/4波电压为3. 5kV，等效电容值C为10pF，预先施加电压为V。，所述削波开关12也 为磷酸二氘钾电光开关，单程工作，1/2波电压为7kV，当需要削波时，在削波开关12上预先 施加1/2波电压，此时激光脉冲的透射率为0,达到削波的目的，削波完成后，退去削波开关 12两端的电压即可。无需通过空间光路将主脉冲延迟，大大减小了装置的体积。
[0025] 如图1所示，所述取样光路包括依次设置的光强可调衰减器9、耦合器2、光电导开 关11，所述光强可调衰减器9设于所述反射镜8的与普克尔盒电光开关7相对的一侧，所述 耦合器2与光电导开关11通过光纤10连接，通过改变光纤10的长度，可以延迟取样光到 达光电导开关11的时间，所述光电导开关11的两端分别与普克尔盒电光开关7的两极通 过导线相连接。在取样光路中采用光电导开关11，利用光电导开关11的亮阻值变化迅速泄 放普克尔盒电光开关7电极的电荷来控制透射率，该控制方法响应速度快、更精确的调整 激光脉冲的能量起伏。
[0026] 如图2所示，上述装置中的主激光与取样光的时序关系及普克尔盒电光开关7的 电压变化，通过改变取样光路光纤10的长度，使取样光延迟时间t 3，使所述主激光的主脉冲 在时序关系上处于取样光的前缀脉冲与取样光的主脉冲之间。
[0027] 利用如上所述的基于前缀脉冲的激光能量稳定装置的激光能量稳定方法，包括以 下步骤：
[0028] (1)所述普克尔盒电光开关7预先施加电压V。，为3. 5kV，在普克尔盒电光开关7的 电极存储电荷，然后种子光源1在发出主脉冲前先发出前缀脉冲，所述前缀脉冲的持续时 间为t，所述主脉冲的持续时间为&，所述前缀脉冲与主脉冲的时间间隔为t 2，满足h<t2， 前缀脉冲和主脉冲均沿主光路传输，得到主激光的前缀脉冲和主激光的主脉冲，主脉冲激 光能量为E in;
[0029] (2)步骤（1)得到的主激光的前缀脉冲沿主光路第一次传输到普克尔盒电光开关 7,此时，普克尔盒电光开关7两端的实际电压仍为V。，透射率为100% (相对值），所以主 激光的前缀脉冲全部透射后传输到反射镜8,由于反射镜8上镀有漏光率为10%的反射膜， 因此有10 %的前缀脉冲透过反射镜8,90 %的前缀脉冲被反射回主光路，透过反射镜8的前 缀脉冲成为取样光的前缀脉冲，被反射回主光路的为主激光的前缀脉冲，所述主激光的前 缀脉冲沿主光