一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构
阅读说明：本技术 一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构 (Pulse laser output energy doubling optical structure ) 是由 贾养春 刘国宏 于 2021-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构,控制系统中的第一光纤的长度l1、第二光纤7的长度,使其满足：l1-l2＝cT,式中c为激光在光纤中的光速,所以合束时,第一个激光脉冲比第二个脉冲多用时间T到达合束器,由于该激光输出脉冲周期为T,所以,未经过该光学结构前,相邻的两个激光脉冲之间有延时T,经过该光学结构后,相邻的两个脉冲变为同步,进而融合为一个脉冲,实现输出能量加倍,最后,基于本专利提出提高激光脉冲能量方案,进一步延伸,每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍,从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍,最后,基于本专利提出提高激光脉冲能量方案,进一步延伸,每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍。(The invention discloses an optical structure for doubling the output energy of a pulse laser, which controls the length l1 of a first optical fiber and the length of a second optical fiber 7 in a system to meet the following requirements: l1-l2 ═ cT, where c is the speed of light of the laser in the optical fiber, so that when beam combining, the first laser pulse reaches the beam combiner than the second pulse for multiple times, because the laser output pulse period is T, before passing through the optical structure, there is a time delay T between two adjacent laser pulses, after passing through the optical structure, the two adjacent pulses become synchronous, and then are fused into one pulse, so as to implement output energy doubling.)
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构。
背景技术
随着激光技术的发展，激光器越来越被广泛应用于各个领域，按照输出模式分类，激光器可以分为连续激光器和脉冲激光器。与连续激光器相比，脉冲激光器由于可以实现大能量激光输出，在很多领域受到青睐，很多领域也对激光能量大小要求越来越高，常用的提高激光能量的手段是将激光进行激光放大，但是此方案，每进行一次激光放大，需要激光通过一次激光晶体，如果需要进行多次放大，则系统需要多根激光晶体，会造成系统结构复杂，且成本昂贵。
为此，我们提出一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，光学结构由1/2玻片、电光开关、偏振分光棱镜、第一耦合透镜、第一光纤、第二耦合透镜、第二光纤、光纤合束器和第三光纤组成，所述1/2玻片、电光开关与偏振分光棱镜电性连接，所述第一耦合透镜、第一光纤、第二耦合透镜、第二光纤、光纤合束器和第三光纤连接。
优选的，所述1/2玻片，旋转其光轴角度，将入射的线偏振光变为s偏振光。
优选的，所述电光开关，按照要求加一半波电压，等效于一半波片，玻片光轴与入射系统激光偏振方向夹角45度。
优选的，所述偏振分光棱镜，可以是棱镜或者有偏振分光功能的偏振分束镜，透过p偏振光，反射s偏振光。
优选的，所述第一耦合透镜与第二耦合透镜分别用来将激光耦合进入第一光纤和第二光纤的内腔。
优选的，所述第一光纤与第二光纤的长度不同，所述第一光纤与第二光纤的长度差L满足:L＝c×T。其中c为光纤中的光速，T为激光的脉冲周期。
优选的，所述光纤合束器，可实现将第一光纤与第二光纤中的光合束导入第三光纤内，1/2玻片，旋转其光轴角度，将入射的线偏振光变为s偏振光。现将入射的脉冲激光第一个脉冲经过不加电压的电光开关，后入射至偏振分光棱镜后反射，反射后经过第一耦合透镜，该脉冲光被耦合入第一光纤内，第一个激光脉冲经过电光开关后，第二个激光脉冲入射电光开关前，在电光开关上加半波电压，此时电光开关等效为一半波片，控制电光开关的角度，使得加半波电压后的电光开关等效的半波片的光轴与s偏振方向夹角45度，所以，第二个s偏振的激光脉冲经过加半波电压的电光开关后变为p偏振光，第二个激光脉冲经过电光开关后，去掉半波电压。变为p偏振光的第二个激光脉冲经过偏振分光棱镜后透射，然后经过第二耦合透镜，该脉冲光被耦合入第二光纤内，经过第一光纤传输的第一个激光脉冲和经过第二光纤传输的第二个激光脉冲在光纤出射后经过一合束器，一起被合束耦合至光纤内。
优选的，所述第一光纤和第二光纤可以对两束光实现光程差功能的结构，控制系统中的第一光纤的长度l1、第二光纤7的长度，使其满足：l1-l2＝cT,式中c为激光在光纤中的光速，T为激光脉冲周期。所以合束时，第一个激光脉冲比第二个脉冲多用时间T到达合束器，由于该激光输出脉冲周期为T，所以，未经过该光学结构前，相邻的两个激光脉冲之间有延时T,经过该光学结构后，相邻的两个脉冲变为同步，进而融合为一个脉冲，实现输出能量加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提出的一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，1/2玻片，旋转其光轴角度，将入射的线偏振光变为s偏振光。现将入射的脉冲激光第一个脉冲经过不加电压的电光开关，后入射至偏振分光棱镜后反射，反射后经过第一耦合透镜，该脉冲光被耦合入第一光纤内，第一个激光脉冲经过电光开关后，第二个激光脉冲入射电光开关前，在电光开关上加半波电压，此时电光开关等效为一半波片，控制电光开关的角度，使得加半波电压后的电光开关等效的半波片的光轴与s偏振方向夹角45度，所以，第二个s偏振的激光脉冲经过加半波电压的电光开关后变为p偏振光，第二个激光脉冲经过电光开关后，去掉半波电压。变为p偏振光的第二个激光脉冲经过偏振分光棱镜后透射，然后经过第二耦合透镜，该脉冲光被耦合入第二光纤内，经过第一光纤传输的第一个激光脉冲和经过第二光纤传输的第二个激光脉冲在光纤出射后经过一合束器，一起被合束耦合至光纤内。
2、本发明提出的一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，控制系统中的第一光纤的长度l1、第二光纤7的长度，使其满足：l1-l2＝cT,式中c为激光在光纤中的光速，T为激光脉冲周期。所以合束时，第一个激光脉冲比第二个脉冲多用时间T到达合束器，由于该激光输出脉冲周期为T，所以，未经过该光学结构前，相邻的两个激光脉冲之间有延时T,经过该光学结构后，相邻的两个脉冲变为同步，进而融合为一个脉冲，实现输出能量加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍。
附图说明
图1一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构示意图；
图2一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构流程示意图；
图3为激光器输出脉冲示意图，该脉冲输出周期为T。
图4为激光器输出相邻脉冲经过不同的路径l1、l2，路径差满足关系l1-l2＝cT,式中c为激光在光纤中的光速，T为激光脉冲周期。
图中：1、1/2玻片；2、电光开关；3、偏振分光棱镜；4、第一耦合透镜；5、第一光纤；6、第二耦合透镜；7、第二光纤；8、光纤合束器；9、第三光纤。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照图1-4，一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，光学结构由1/2玻片1、电光开关2、偏振分光棱镜3、第一第一耦合透镜4、第一第一光纤5、第二第二耦合透镜6、第二第二光纤7、光纤合束器8和第三光纤9组成，所述1/2玻片1、电光开关2与偏振分光棱镜3电性连接，所述第一第一耦合透镜4、第一第一光纤5、第二第二耦合透镜6、第二第二光纤7、光纤合束器8和第三光纤9连接，1/2玻片1，旋转其光轴角度，将入射的线偏振光变为s偏振光，电光开关2，按照要求加一半波电压，等效于一半波片，玻片光轴与入射系统激光偏振方向夹角45度，偏振分光棱镜3，可以是棱镜或者有偏振分光功能的偏振分束镜，透过p偏振光，反射s偏振光，第一第一耦合透镜4与第二第二耦合透镜6分别用来将激光耦合进入第一第一光纤5和第二第二光纤7的内腔，第一第一光纤5与第二第二光纤7的长度不同，所述第一第一光纤5与第二第二光纤7的长度差L满足:L＝c×T。其中c为光纤中的光速，T为激光的脉冲周期，光纤合束器8，可实现将第一第一光纤5与第二第二光纤7中的光合束导入第三光纤9内，第一第一光纤5和第二第二光纤7可以对两束光实现光程差功能的结构。
实施例2
参照图1-4，一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，1/2玻片1，旋转其光轴角度，将入射的线偏振光变为s偏振光。现将入射的脉冲激光第一个脉冲经过不加电压的电光开关2，后入射至偏振分光棱镜3后反射，反射后经过第一耦合透镜4，该脉冲光被耦合入第一光纤5内，第一个激光脉冲经过电光开关2后，第二个激光脉冲入射电光开关2前，在电光开关2上加半波电压，此时电光开关2等效为一半波片，控制电光开关2的角度，使得加半波电压后的电光开关2等效的半波片的光轴与s偏振方向夹角45度，所以，第二个s偏振的激光脉冲经过加半波电压的电光开关后变为p偏振光，第二个激光脉冲经过电光开关2后，去掉半波电压。变为p偏振光的第二个激光脉冲经过偏振分光棱镜3后透射，然后经过第二耦合透镜6，该脉冲光被耦合入第二光纤7内，经过第一光纤5传输的第一个激光脉冲和经过第二光纤7传输的第二个激光脉冲在光纤出射后经过一合束器8，一起被合束耦合至光纤9内。
实施例3
参照图3和4，一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，控制系统中的第一光纤5的长度l1、第二光纤7的长度l2，使其满足：l1-l2＝cT,式中c为激光在光纤中的光速，T为激光脉冲周期。所以合束时，第一个激光脉冲比第二个脉冲多用时间T到达合束器8，由于该激光输出脉冲周期为T，所以，未经过该光学结构前，相邻的两个激光脉冲之间有延时T,经过该光学结构后，相邻的两个脉冲变为同步，进而融合为一个脉冲，实现输出能量加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍。
工作原理：一种脉冲激光器输出能量加倍光学结构，1/2玻片1，旋转其光轴角度，将入射的线偏振光变为s偏振光。现将入射的脉冲激光第一个脉冲经过不加电压的电光开关2，后入射至偏振分光棱镜3后反射，反射后经过第一耦合透镜4，该脉冲光被耦合入第一光纤5内，第一个激光脉冲经过电光开关2后，第二个激光脉冲入射电光开关2前，在电光开关2上加半波电压，此时电光开关2等效为一半波片，控制电光开关2的角度，使得加半波电压后的电光开关2等效的半波片的光轴与s偏振方向夹角45度，所以，第二个s偏振的激光脉冲经过加半波电压的电光开关后变为p偏振光，第二个激光脉冲经过电光开关2后，去掉半波电压，变为p偏振光的第二个激光脉冲经过偏振分光棱镜3后透射，然后经过第二耦合透镜6，该脉冲光被耦合入第二光纤7内，经过第一光纤5传输的第一个激光脉冲和经过第二光纤7传输的第二个激光脉冲在光纤出射后经过一合束器8，一起被合束耦合至光纤9内，控制系统中的第一光纤5的长度l1、第二光纤7的长度l2，使其满足：l1-l2＝cT,式中c为激光在光纤中的光速，T为激光脉冲周期。所以合束时，第一个激光脉冲比第二个脉冲多用时间T到达合束器8，由于该激光输出脉冲周期为T，所以，未经过该光学结构前，相邻的两个激光脉冲之间有延时T,经过该光学结构后，相邻的两个脉冲变为同步，进而融合为一个脉冲，实现输出能量加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍，最后，基于本专利提出提高激光脉冲能量方案，进一步延伸，每次经过该光学结构一次可以实现一次能量加倍，从而多次通过该光学结构实现能量进一步加倍。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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