四程放大的高功率激光系统光束控制监测模拟光装置

本发明涉及高功率激光系统，特别是一种四程放大的高功率激光系统模拟光装置，用于为光束指向控制提供监测光源，在四程放大系统主激光发射前保持在系统激光光路中且不影响主激光发射。

背景技术：

1、在高功率激光系统领域，由于各类振动源，例如地震、工业噪声、风声、温度变化等，引起光学元件振动，导致激光光束指向抖动，这将严重制约高功率激光实现精密打靶。为了解决该问题，通常采用光束自动准直来提高光束打靶精度，但是该方法只能解决光束在一定时间内的慢速漂移问题，无法解决高功率激光发射前短时间内的光束高频抖动(一般频率不超过100hz)问题。解决光束高频抖动的基础和关键之一是如何准确实时测量所有光学元件引起的光束抖动情况且不影响主光束发射。为此，需为高功率激光系统配置在主激光发射前可有效通过该系统激光链路的模拟光装置。

2、现有的模拟光源一般独立于高功率激光，在使用时一般会通过运动机构移入相关元器件将模拟光耦合进入激光光路、配置准直成像系统至静态小能量调试状态，调试完毕后再恢复至高功率激光打靶状态。调试和打靶状态切换需要数十秒时间，而要解决光束高频抖动测量且不影响主激光发射，需要两种状态切换时间小于10毫秒，这无法在现有高功率激光系统和相应模拟光配置下实现。

技术实现思路

1、针对上述现有高功率激光四程放大系统，本发明提供一种四程放大的高功率激光系统光束控制监测模拟光装置，在不影响主激光发射情况下可一直续存于激光光路中，通过该模拟光实时表征该系统内激光链路中所有光学元件引起的光束抖动情况。该模拟光装置仅需对现有四程放大系统内少量的光学元件进行原位替换，即可实现续存于系统主激光发射时刻之外任意时间的模拟光，其原理和结构简单，成本低廉，易于工程实现。

2、为实现上述目标，本发明的技术解决方案如下：

3、一种四程放大系统光束监控的模拟光装置，包括原有四程放大系统，其特征是在所述的原有四程放大系统的两块输出反射镜的位置设置第一双色镜和第二双色镜，所述的第一双色镜和第二双色镜对主激光高反，对模拟光透过；

4、所述的模拟光注入光束透过所述的第一双色镜反向注入后与所述的四程放大系统的光轴同轴耦合，历经所述的四程放大系统后，透过所述的第二双色镜成为模拟光输出光束；

5、所述的模拟光注入光束透过所述的第二双色镜正向注入后与所述的四程放大系统的光轴同轴耦合，历经所述的四程放大系统后，透过所述的第一双色镜成为模拟光输出光束。

6、所述的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜对所述的模拟光光束高反。

7、所述的电光开关加电压时，主激光透过该电光开关时，偏振方向改变90°；所述电光开关不加电压时，不改变主激光或者模拟光的偏振方向。

8、所述的反向模拟光的注入光束的中心波长根据所述的四程放大系统内所述的透反偏振片的特性确定，所述的透反偏振片可透过所述的注入光束。

9、所述的第一双色镜和第二双色镜的外形尺寸与所述的四程放大系统(3)中该位置的原有两反射镜的外形尺寸一致。

10、本发明的技术效果如下：

11、针对四程放大高功率激光系统，本发明四程放大系统模拟光装置可以在不影响主激光发射情况下一直续存于光路中，通过该模拟光可实现持续、实时地表征该系统内激光链路中所有光学元件引起的光束抖动情况。该装置模拟光有正向和反正注入两种方式可实现在不同位置处的整个激光链路光束抖动的监测，可适应不同装置特点灵活设置。

技术特征：

1.一种四程放大系统光束监控的模拟光装置，包括四程放大系统(3)，其特征是在所述的四程放大系统(3)的两块输出反射镜的位置分别设置第一双色镜(2)和第二双色镜(4)，所述的第一双色镜(2)和第二双色镜(4)对主激光具有高反射率，对模拟光具有高透过率；

2.根据权利要求1所述的四程放大系统光束监控的模拟光装置，其特征在于，所述四程放大系统包括电光开关、透反偏振片、传输空间滤波器、腔空间滤波器、多个反射镜、助推放大器和腔放大器，其中，所述的电光开关(301)加电压时，主激光透过该电光开关(301)时，偏振方向改变90°；所述电光开关(301)不加电压时，不改变主激光或者模拟光的偏振方向。

3.根据权利要求1所述的四程放大系统光束监控的模拟光装置，其特征在于，所述多个反射镜对所述的模拟光具有高反射率。

4.根据权利要求1或2所述的四程放大系统光束监控的模拟光装置，其特征在于所述的模拟光注入光束(1)的中心波长根据所述的四程放大系统(3)内所述的透反偏振片(302)的特性确定，以确保所述的模拟光注入光束(1)在该透反偏振片(302)上的透过效率。

5.根据权利要求1-4任一所述的四程放大系统光束监控的模拟光装置，其特征在于所述的第一双色镜(2)和第二双色镜(4)的外形尺寸与所述的四程放大系统(3)中对应位置的原有两反射镜的外形尺寸一致。

6.根据权利要求1-4任一所述的四程放大系统光束监控的模拟光装置，其特征在于，所述模拟光注入光束(1)的光谱宽度被控制在较小范围内，以确保在整个光谱范围内具有较好的总体透过率。

7.根据权利要求1-4任一所述的四程放大系统光束监控的模拟光装置，其特征在于，通过调整所述模拟光注入光束(1)的功率和透反偏振片的特性，使得模拟光在电光开关不加电压时的透过率远高于主激光的透过率，以实现高效的光束监控。

技术总结
一种四程放大系统光束监控的模拟光装置，包括四程放大系统，在四程放大系统的两块输出反射镜的位置分别设置第一双色镜和第二双色镜，所述的第一双色镜和第二双色镜对主激光高反，对模拟光透过；本发明四程放大系统模拟光装置可以在不影响主激光发射情况下一直续存于光路中，通过该模拟光可实现持续、实时地表征该系统内激光链路中所有光学元件引起的光束抖动情况。该装置模拟光有正向和反正注入两种方式可实现在不同位置处的整个激光链路光束抖动的监测，可适应不同装置特点灵活设置。

技术研发人员：郭亚晶,唐顺兴,姜秀青,范龙华,宗楠,朱宝强,朱健强
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23