[发明专利]一种匀化倍频光光场分布的装置

说明书

一种匀化倍频光光场分布的装置，包括：基频光模块(1)，用于提供基频光源；光束整形模块(2)，设置在基频光源的行进方向上，用于调整基频光源的尺寸；倍频模块(3)，其包括至少一个形成为曲面的通光端面，通光端面设置在调整尺寸后的基频光的行进方向上，以将基频光变频为倍频光。通过设计倍频晶体通光端面的曲面参数，可实现由高斯基频光经倍频晶体后直接输出平顶或近平顶倍频光，即实现倍频光光场分布的匀化。本发明结构紧凑、体积小，不需要多个装置，降低了系统的复杂性，并且其输出的匀化倍频光用于大能量激光变频技术中，可实现器件损伤抑制，提高变频光功率和能量。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种匀化倍频光光场分布的装置。

背景技术

目前，由于晶体损伤阈值的限制，使得经过多级变频实现大能量短脉冲激光的稳定输出成为一个很重要的问题。一般激光器输出的激光束的振幅在横向方向呈高斯分布，能量并非均匀分布，若大能量短脉冲高斯激光直接进入变频晶体，很容易造成器件损坏。另外，研究表明，在非线性光学的频率变换技术中，如果以稳定的近平顶脉冲形状的光束作为基频光，倍频效率可有很大提高，且可实现对变频器件的损伤抑制。

目前获得近平顶倍频光的方法，是先将基频光束整形为近平顶光，然后再进入倍频晶体。而比较成熟的激光束空间整形方法有：光阑拦截法、透射率为反高斯函数分布的滤光法、微透镜阵列整形法、衍射(二元)元件整形法、液晶空间光调制器法、长焦深元件整形法、基于变形镜的激光束整形法、全息滤波法、双折射晶体法、折射式非球面透镜整形法；这些方法都可以达到激光束近平顶整形的要求，然而上述方法在光束拦截中以及器件插入时会引起较大的能量损耗，同时结构复杂，占用空间较大，在实际应用中有局限性。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种匀化倍频光光场分布的装置，通过设计倍频晶体，能够直接输出能量分布均匀的近平顶倍频光束。装置紧凑、简单，能量损耗很小。本发明输出的匀化分布的倍频光可用于大能量激光变频技术中，实现器件损伤抑制，提高变频光功率/能量。

(二)技术方案

为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了一种匀化倍频光光场分布的装置，包括：基频光模块，用于提供基频光源；光束整形模块，设置在基频光源的行进方向上，以调整基频光源的尺寸；倍频模块，其包括至少一个形成为曲面的通光端面，通光端面设置在调整尺寸后的基频光的行进方向上，以将基频光变频为倍频光。

进一步的，基频光的光束质量因子小于5，光场呈高斯分布。

进一步的，光束整形模块包括依次设置的聚焦透镜和准直透镜；聚焦透镜的各个端面镀有透射膜，以聚焦基频光；准直透镜的各个端面镀有透射膜，以准直聚焦后的基频光；

聚焦透镜和准直透镜的设置距离为：

L＝f₁+f₂

其中，f₁、f₂分别为聚焦透镜和准直透镜的焦距，且f₁f₂。

进一步的，倍频模块包括两端面，且两端面镀有对于基频光及倍频光的增透膜，以减少光能的反射损耗。

进一步的，倍频模块的出光端面曲面朝向光束整形模块的方向凸起，即出光端面为凸面；入射在曲面上的基频光位于不同坐标位置处，所对应的倍频模块的作用长度不同，对应于基频光的光束中心点位置的作用长度短于边缘位置的作用长度。

进一步的，倍频模块的入光端面形成为曲面，曲面朝向光束整形模块的方向凹陷，即入光端面为凹面；入射在曲面上的基频光位于不同坐标位置处，所对应的倍频模块的作用长度不同，对应于基频光的光束中心点位置的作用长度短于边缘位置的作用长度。