路依次传输到普克尔盒电光开关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,最后通过削波开关12削去，所述取样光的前缀脉冲经过光强可调 衰减器9的调节和耦合器2的耦合后，然后通过光纤10传输到光电导开关11，使所述光电 导开关11电阻值由暗阻值降低至亮阻值R AS，所述光电导开关7选择砷化镓光电导元件，其 暗阻值为兆欧姆量级，亮阻值为欧姆数量级，并且其亮阻值与取样光的能量成反比，当光电 导开关11的阻值降低至亮阻值后，如图3所示，光电导开关11与普克尔盒电光开关7形成 RC闭合回路，存储在所述普克尔盒电光开关7上的电荷通过电阻值降低的光电导开关11 泄放，普克尔盒电光开关7两端的电压由V。降低至V rc，即普克尔盒电光开关的实际电压值 ft ^ Fpc=Kexp ，其中，C为普克尔盒电光开关的等效电容值，t为前缀脉冲宽度，VrcS V y 1. 2-2. 3kV，VPC的中心值为 1. 75kV。
[0030] (3)由于前缀脉冲与主脉冲存在时间间隔t2，因此取样光的前缀脉冲到达之后主 脉冲未到达之前的时间间隔〖2内，所述光电导开关11的电阻值恢复至暗阻值，相当于RC回 路断开，存储在所述普克尔盒电光开关7上的电荷不能通过光电导开关11泄放，普克尔盒 电光开关7的电压恒定在Vrc，光电导开关的暗阻值非常高，不会泄放电荷，从而使普克尔盒 电光开关7被调控后的电压保持恒定，不会引起激光脉冲波形畸变；
[0031] (4)主激光的主脉冲依次经过偏振器一 3、法拉第磁旋光器4、偏振器二5、1/4波相 位延迟器6,所述1/4波相位延迟器6的作用是改变激光的偏振状态，便于能量调控，所述 偏振器一 3、法拉第磁旋光器4、偏振器二5组合设置可以将主脉冲从光路中分离，避免有害 反射光的影响，主激光的主脉冲在到达普克尔盒电光开关7,此时，普克尔盒电光开关7的 电压在主激光的主脉冲通过期间恒定在V rc，主激光的主脉冲经过普克尔盒电光开关7后， 传输到反射镜8,透过反射镜8的主脉冲成为取样光的主脉冲，被反射回主光路的为主激光 的主脉冲，此时，主激光的主脉冲激光能量为0. 9Ein，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，主激光的主脉冲第二次通过普克尔盒电光开 关7,此时，取样光的主脉冲尚未传输到光电导开关11，普克尔盒电光开关7的电压在主脉 冲第二次通过期间恒定在V rc，之后主激光的主脉冲依次传输到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输出，对于不需要的杂质光则由偏振器二 5输出，此时削波开关12两端没有施加电压，没有削波作用，主激光的主脉冲能量被调整为 fy \ Eout，即0. 9T ? E in，其中r = sin2 ，主激光的主脉冲两次经过普克尔盒电光开 关7与偏振器二组合的双程透射率，T为30% -70%，T的中心值为50%，得到能量稳定的 激光脉冲。将主激光两次通过普克尔盒电光开关7,降低了普克尔盒电光开关7的工作电 压，有利于激光脉冲能量的稳定。
[0032] 具体工作时，当本发脉冲能量没有起伏时，取样光的前缀脉冲使光电导开关11的 动态电阻变为中心值，相应地使普克尔盒电光开关7的实际电压V rc降低为中心值1. 75kV， 双程透射率T = 50%，从而使主光路输出的主脉冲能量为，即0. 9X0. 5Ein;当本发激光 脉冲能量偏高时，取样光的前缀脉冲使光电导开关11的动态电阻变得小于中心值，相应地 使普克尔盒电光开关7两端的电荷泄放的更多，普克尔盒电光开关7的实际电压V rc低于 1. 75kV，双程透射率T < 50%，从而使主光路输出的主脉冲能量降低至Ewt;当本发激光脉 冲能量偏低时，主激光和取样光的能量均会偏低，取样光的前缀脉冲使光电导开关11的动 态电阻稍大于中心值，相应地使普克尔盒电光开关7两端的电荷泄放减少，普克尔盒电光 开关7的实际电压V rc高于1. 75kV，双程透射率T > 50%，从而使主光路输出的主脉冲能量 升高至Ewt，从而实现激光能量稳定。由于在主光路的主脉冲通过期间，普克尔盒电光开关 7透射率T不随时间变化，因此不会引起激光脉冲时间畸变。
[0033] 利用本实施例的装置和激光能量稳定方法，对种子光源发出的20发主脉冲持续 时间^为200ps的激光脉冲进行能量调控，前缀脉冲为矩形激光脉冲，脉冲持续时间t为 1ns，前缀脉冲与主脉冲的间隔时间1: 2为6ns，取样光的延迟时间13为3ns，由计算可知，光 电导开关的亮阻值的中心值为144Q，通过调节光强可调衰减器9来实现能量稳定控制，检 测每一发脉冲的输入激光能量E in和输出激光能量E wt，结果如图4所示。由图中可以看出， 种子光源发出的（输入）激光发与发之间脉冲能量起伏非常大，PV值（峰谷值）达到50%， RMS值（均方根值）高达16. 8%，经过本实施例的装置和方法稳定后的激光脉冲（输出） 发与发的能量起伏降低到3. 6%，RMS值仅为1%，显著地降低了激光脉冲发与发之间的能 量起伏。
[0034] 图5为上述20发激光脉冲中任取的1发激光脉冲的主脉冲输入波形和输出波形， 由图中可以看出，在经过本实施例的装置和方法稳定后，主脉冲的输出波形与输入波形完 全一致，没有引起波形的畸变。
[0035] 本实用新型适用的激光脉冲持续时间并不仅限于200ps，也适用于持续时间更短 或更长的激光脉冲，例如l〇〇fs以下的短脉冲或10ns以上的长脉冲；本实用新型适用的激 光脉冲波形并不仅限于台阶状脉冲，也适用于任何其他波形的脉冲，例如高斯脉冲、方波脉 冲等任意整形脉冲。
[0036] 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，其特征在于，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激光的传输 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、禪合器、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，所述禪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。
2. 根据权利要求1所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，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、削波开关。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，其特征在于，所 述反射镜锻有反射膜，漏光率为10 %。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于前缀脉冲的激光能量稳定装置，属于激光技术领域，包括主光路和取样光路，所述主光路包括种子光源、普克尔盒电光开关、反射镜、削波开关，所述取样光路包括光强可调衰减器、耦合器、光电导开关，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，本实用新型采用普克尔盒电光开关与光电导开关结合，预先在普克尔盒电光开关上施加电压，在主激光脉冲前先产生一个前缀脉冲，利用前缀脉冲的能量起伏去改变光电导开关的动态阻值，从而改变普克尔盒电光开关两端的实际电压及普克尔盒电光开关的透射率，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。
【IPC分类】H01S3-13
【公开号】CN204376191
【申请号】CN201520104422
【发明人】谢旭东, 唐军, 陈骥, 朱启华, 党钊, 唐菱, 高松, 胡东霞, 郑万国, 王正辉, 王超, 陈远斌, 汪凌芳, 陈林, 王方, 刘建国, 刘勇, 卢振华
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月13日