37单元双压电片变形镜板条激光光束净化.pdfVIP

第24卷第7期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．24，No．7 2012年7月 HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMS Jul．，2012 文章编号： 1001—4322(2012)07—1663—04 37单元双压电片变形镜板条激光光束净化+ 晏 虎1’2…， 雷 翔1’2～， 刘文劲1’2“， 王 帅1’2～， 高 源1’2～， 董理治1’2， 杨 平1’2， 许 冰1’2 (1．中国科学院光电技术研究所自适应光学研究室，成都610209；2．中国科学院自适应光学重点实验室，成都610209； 3．中国科学院研究生院，北京100039) 摘 要： 为了校正板条激光器输出光束波前像差，改善输出光束质量，提出了基于37单元双压电片变形 镜的板条激光光束净化系统。采用柱面反射式单向扩束器使主振荡功率放大结构板条激光器输出光束尺寸与 37单元双压电片变形镜有效口径相匹配，利用随机并行梯度下降算法控制双压电片变形镜面形，进行波前像 差闭环校正，校正后光束远场归一化桶中功率提高到净化前的2～3倍。 关键词： 自适应光学系统； 双压电片变形镜； 板条激光器； 光束净化； 光束质量 中图分类号：TP273．2 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP1663 PA结构激光器常常需要法拉第光学隔离器、多个像传递系统等器件，系统结构复杂，而且光学元件加工误差、 元件装调误差不可避免地在输出光束中引入波前畸变。板条激光放大技术口1虽然在一定程度上降低了增益介 质的热效应，但是并未完全消除由泵浦和散热带来的增益介质内部温度梯度，不同泵浦功率和散热条件下增益 的输出光束质量，造成输出光束质量难以提高凹。6]，并且一般的静态畸变补偿方法对动态波前畸变校正效果较 激光的非线性转换效率很低，在连续激光器中未取得广泛应用。基于自适应光学的光束净化技术利用变形反 射镜补偿光束波前畸变适用于脉冲或连续激光束的波前校正口…，其中变形镜是光束净化系统的核心器件，目 前适用于光束净化的变形镜按照驱动方式可以分为基于纵向压电效应的传统压电变形镜(PZTDM)、基于微 机电技术的变形镜(MEMS DM)等。双压电片变形镜 DM)、基于横向压电效应的双压电片变形镜(Bimorph 结构简单，动态范围大，适合校正大幅值、低阶波前畸变口1|。本文介绍了采用中科院光电技术研究所研制的37 单元双压电片变形镜开展的百瓦级单频MOPA结构板条激光器光束净化实验研究，净化后板条激光器输出 光束归一化桶中功率提高到净化前的2～3倍。 1 二极管泵浦MOPA结构板条激光器 如图1所示的二极管泵浦MOPA结构板条激光 器，采用了传导冷却端面泵浦板条(CCEPS)方案，该 方案中透镜导管将泵浦光耦合到板条端面上，泵浦光 经过板条斜面反射，沿板条长度方向传输，相对于侧 泵浦方式增泵浦光的吸收长度长，吸收利用率高。 Nd：YAG板条长度66．7mm，宽11mm，厚1．7mm， 板条两端斜角为45。，板条两个大侧面上用微通道热 沉冷却。在板条上下表面，激光束利用全反射沿zig— Schematicof zag光路传输，进一步降低了增益介质热效应的影响。 Fig．1 diagramdiode—pumpedNd：YAGmaster oscillatorslablaser 为了提高激光在板条内部的填充因子和能量提取效 amplifier 图1 二极管泵浦的MOPA结构板条激光器简图 率，需要如图1所示的复杂光路进行多程放大。单频 *收稿日期：2011-ll25； 修订日期 作