具有脉冲压缩器和相位补偿器的激光系统

### 具有脉冲压缩器和相位补偿器的激光系统 #### 概述 本文介绍了一种包含脉冲压缩器和相位补偿器的新型激光系统，该系统旨在通过利用特殊的光学配置来改善激光脉冲的质量。文章首先回顾了相关的背景知识和技术发展，随后详细阐述了复合激光系统的构建原理及其工作特性，并给出了实验结果和分析。 #### 背景知识和技术进展 随着非线性相位共轭光学领域的快速发展，研究者们提出了多种相位共轭腔和补偿激光放大器相位畸变的方法。例如，利用受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）作为相位共轭镜的复合激光系统已经在实验中得到验证。此外，文献中还报道了采用普通毛细管布里渊室实现激光脉冲压缩的现象，以及使用长锥形毛细管布里渊室进行更高倍数激光脉宽压缩的成功案例。 #### 复合激光系统设计 本文研究的复合激光系统采用了锥形毛细管布里渊散射相位共轭镜，结合偏振隔离技术实现了激光脉冲的完全压缩输出。该系统主要包括以下组件： 1. **Nd:YAG激光振荡放大器**：作为激光源，提供初始的激光脉冲。 2. **偏振分束器**（P）：用于分离和重新组合S偏振和P偏振的激光束。 3. **费涅尔棱镜**（FP1和FP2）：改变激光束的偏振状态，使其能够在系统中循环并通过适当的偏振分束器。 4. **锥形毛细管布里渊室**：内部填充CS2液体，利用其较高的折射率实现全内反射，从而实现激光脉冲的压缩和相位畸变的补偿。 #### 实验设置与结果 - **激光系统结构**：全反射镜M1和镀膜的白玻璃板M0构成了Nd:YAG激光振荡和谐振腔。振荡器使用辐照过的LiF晶体作为调Q元件，输出的激光脉冲宽度约为30ns。振荡器输出经过偏振分束器P反射至Nd:YAG放大器，进一步放大后的激光脉冲进入锥形毛细管布里渊室进行脉冲压缩。 - **激光脉冲压缩**：实验中使用的锥形毛细管长度为670mm，入射孔径为φ5mm，出口孔径为φ1.5mm。CS2液体的折射率较高（n=1.63），使得激光束能够在毛细管内进行全内反射传播。通过调整系统的参数（如聚焦透镜的焦距），可以有效地控制输出激光的能量和脉宽。实验结果显示，当聚焦透镜焦距为1.3m时，复合激光器的输出能量约为160mJ；当焦距调整为800mm时，输出能量可达约230mJ。激光脉宽压缩比例达到了大约三倍。 - **输出特性**：复合激光系统的输出光束具有良好的空间分布特性。输出光束的发散角优于2×10^-3 rad，相比之下，未经过相位畸变补偿的激光输出光束发散角约为3×10^-3 rad。 #### 结论与展望 本研究所提出的复合激光系统能够有效地压缩激光脉冲宽度并补偿激光放大过程中的相位畸变，展示了良好的性能指标。通过使用锥形毛细管布里渊室，不仅实现了高效的脉冲压缩效果，而且还通过全内反射机制增加了系统的稳定性。未来的研究方向可能包括进一步优化系统的结构参数，提高输出能量和稳定性，以及探索更广泛的应用领域。