基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法及装置，涉及激光的串行组束技术。它为了解决若干束光进行串行组束时，放大光能量密度达到介质的受激拉曼散射等非线性效应的产生阈值或超出介质的击穿阈值而无法进一步实现组束的问题。本发明专利技术的种子光入射到每个介质池前，先经过柱面透镜扩束系统扩束，最后一个介质池的出射端设置有柱面透镜缩束系统进行缩束，能够避免产生受激拉曼散射等非线性效应及介质发生击穿阈的问题，且结构简单，提高了放大效率，对抽运光的能量稳定性要求低，采用不同扩束比例的柱面扩束系统能够获得不同负载能力，且出射光光斑形状与入射前相同，适用于惯性约束聚变、冲击强化、光电对抗、激光雷达及光参量振荡器泵浦等领域。
【技术实现步骤摘要】
基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法及装置
本专利技术涉及激光的串行组束技术，属于光学领域。
技术介绍
具有大能量、重复频率、高光束质量固体激光器在惯性约束聚变、冲击强化、光电对抗、激光雷达及光参量振荡器泵浦等领域有着广泛的应用。随着重复频率和能量的提升，单纯依靠主振荡功率放大结构的激光系统，将受制于增益介质的尺寸、热影响和损伤阈值等技术难题，致使激光系统的稳定性和光束质量无法得到保证。同时，由于每一级放大单元的工作状态都将对输出光的性能造成影响，因此稳定性也将随着放大单元的增加而变差。建立大能量的激光系统的有效方法就是通过将若干束光进行组束，即通过将多束小能量激光进行合成来实现大能量、高功率激光输出的技术手段。基于非线性光学相位共轭原理的受激布里渊散射(SBS)非共线串行组束具有结构简单、泵浦吸收效率高、输出光束质量好、易于工程化应用等优点，受到国内外研究人员的广泛关注。虽然与并行组束相比，串行组束结构具有更高的负载能力。但由于组束的介质具有一定的击穿阈值，且随着注入峰值功率密度的提高，容易产生受激拉曼散射等非线性效应，均限制了组束效率的提高。因此随着放大能量的提高如何进一步提高装置的负载能力非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决若干束光进行串行组束时，放大光能量密度达到介质的受激拉曼散射等非线性效应的产生阈值或超出介质的击穿阈值而无法进一步实现组束的问题，提供一种基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法及装置。本专利技术所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法为：在每个非共线布里渊放大结构单元的种子光入射端设置柱面透镜扩束系统，种子光经柱面透镜扩束系统扩束后，进入所述非共线布里渊放大结构单元，多个非共线布里渊放大结构单元串行连接。在最后一级非共线布里渊放大结构单元的种子光出射端设置柱面透镜缩束系统，种子光经最后一级非共线布里渊放大结构单元放大后，经柱面透镜缩束系统出射。本专利技术所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置包括n个非共线布里渊放大结构单元，n为自然数，且n>1，n个非共线布里渊放大结构单元串行连接，每个非共线布里渊放大结构单元包括柱面透镜扩束系统、介质池和光学陷阱，种子光经过柱面透镜扩束系统扩束后，沿介质池的长度方向入射至介质池中，抽运光从介质池的一个侧面入射至介质池中并对种子光进行放大，剩余的抽运光穿过介质池后入射至光学陷阱，种子光与抽运光在介质池中相交，介质池中被抽运光放大后的种子光从介质池出射后进入下一级非共线布里渊放大结构单元。最后一级非共线布里渊放大结构单元的种子光出射端设置有柱面透镜缩束系统，种子光经最后一级非共线布里渊放大结构单元放大后，经柱面透镜缩束系统缩束后输出。所述非共线串行组束装置还包括2(k-1)个种子光全反镜，n个非共线布里渊放大结构单元分为k组非共线布里渊放大结构单元组，k为大于1的整数，从每组非共线布里渊放大结构单元组中最后一个非共线布里渊放大结构单元出射的种子光依次经过两个种子光全反镜反射后进入一下组非共线布里渊放大结构单元组。本专利技术所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法及装置能够提高组束装置的负载能力，避免产生受激拉曼散射等非线性效应及介质发生击穿阈的问题。结构简单，仅需要对种子光进行扩束，提高了种子光和抽运光的作用体积，提高放大效率。抽运光无需进行整形且不影响放大光能量的均匀性。对参与组束的抽运光的能量稳定性要求低。根据实际需要，采用不同扩束比例的柱面扩束系统，可以获得不同负载能力。且经过若干级组束后，仍可保持输出放大光的光斑形状与入射前相同。本专利技术适用于惯性约束聚变、冲击强化、光电对抗、激光雷达及光参量振荡器泵浦等领域。附图说明图1是实施方式三所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置的结构示意图；图2是实施方式五所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置的结构示意图；图3是实施方式十中平凹柱面透镜的光束传输示意图；图4是实施方式十中平凸柱面透镜的光束传输示意图；图5是实施方式十中柱面透镜扩束系统和柱面透镜缩束系统的光束传输示意图，沿箭头方向为扩束、沿箭头的反方向为缩束。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法为：在每个非共线布里渊放大结构单元1的种子光入射端设置柱面透镜扩束系统1-1，种子光2经柱面透镜扩束系统1-1扩束后，进入所述非共线布里渊放大结构单元1，多个非共线布里渊放大结构单元1串行连接。上述方法中，种子光2入射到每个介质池1-2前，先经过柱面透镜扩束系统1-1扩束，该方法能够提高组束装置的负载能力，避免产生受激拉曼散射等非线性效应及介质发生击穿阈的问题。具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法的进一步限定，本实施方式中，在最后一级非共线布里渊放大结构单元1的种子光出射端设置柱面透镜缩束系统4，种子光2经最后一级非共线布里渊放大结构单元1放大后，经柱面透镜缩束系统4出射。柱面透镜缩束系统4用于将种子光2整形为放大前的形状。经过若干级组束后，仍可保持输出放大光的光斑形状与入射前相同。具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置包括n个非共线布里渊放大结构单元1，n为自然数，且n>1，n个非共线布里渊放大结构单元1串行连接，每个非共线布里渊放大结构单元1包括柱面透镜扩束系统1-1、介质池1-2和光学陷阱1-3，种子光2经过柱面透镜扩束系统1-1扩束后，沿介质池1-2的长度方向入射至介质池1-2中，抽运光3从介质池1-2的一个侧面入射至介质池1-2中并对种子光2进行放大，剩余的抽运光3穿过介质池1-2后入射至光学陷阱1-3，种子光2与抽运光3在介质池1-2中相交，介质池1-2中被抽运光3放大后的种子光2从介质池1-2出射后进入下一级非共线布里渊放大结构单元1。本实施方式中，种子光2入射到每个介质池1-2前，先经过柱面透镜扩束系统1-1扩束。本实施方式所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置能够提高组束装置的负载能力，避免产生受激拉曼散射等非线性效应及介质发生击穿阈的问题。结构简单，仅需要对种子光2进行扩束，提高了种子光和抽运光的作用体积，提高放大效率。抽运光3无需进行整形且不影响放大光能量的均匀性。对参与组束的抽运光的能量稳定性要求低。根据实际需要，采用不同扩束比例的柱面扩束系统，可以获得不同负载能力。具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式三所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置的进一步限定，本实施方式中，最后一级非共线布里渊放大结构单元1的种子光出射端设置有柱面透镜缩束系统4，种子光2经最后一级非共线布里渊放大结构单元1放大后，经柱面透镜缩束系统4缩束后输出。本实施方式中，柱面透镜缩束系统4用于将种子光2整形为放大前的形状。经过若干级组束后，仍可保持输出放大光的光斑形状与入射前相同。具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式三或四所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置的进一步限定，本实施方式中，所述非共线串行组束装置还包括2(k-1)个种子光全反镜5，n个非共线布本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于受激布里渊散射的非共线串行组束方法，其特征在于：在每个非共线布里渊放大结构单元(1)的种子光入射端设置柱面透镜扩束系统(1‑1)，种子光(2)经柱面透镜扩束系统(1‑1)扩束后，进入所述非共线布里渊放大结构单元(1)，多个非共线布里渊放大结构单元(1)串行连接。
【技术特征摘要】
1.基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置，其特征在于：它包括n个非共线布里渊放大结构单元(1)，n为自然数，且n>1，n个非共线布里渊放大结构单元(1)串行连接，每个非共线布里渊放大结构单元(1)包括柱面透镜扩束系统(1-1)、介质池(1-2)和光学陷阱(1-3)，种子光(2)经过柱面透镜扩束系统(1-1)扩束后，沿介质池(1-2)的长度方向入射至介质池(1-2)中，抽运光(3)从介质池(1-2)的一个侧面入射至介质池(1-2)中并对种子光(2)进行放大，剩余的抽运光(3)穿过介质池(1-2)后入射至光学陷阱(1-3)，种子光(2)与抽运光(3)在介质池(1-2)中相交，介质池(1-2)中被抽运光(3)放大后的种子光(2)从介质池(1-2)出射后进入下一级非共线布里渊放大结构单元(1)；最后一级非共线布里渊放大结构单元(1)的种子光出射端设置有柱面透镜缩束系统(4)，种子光(2)经最后一级非共线布里渊放大结构单元(1)放大后，经柱面透镜缩束系统(4)缩束后输出。2.根据权利要求1所述的基于受激布里渊散射的非共线串行组束装置，其特征在于：所述非共线串行组束装置还包括2(k-1)个种子光全反镜(5)，n个非共线布里渊放大结构单元(1)分为k组非共线布里渊放大结构单元组，k为大于...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕志伟，白振旭，
申请(专利权)人：吕志伟，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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