本發(fā)明屬于高功率激光與靶相互作用的領域，具體涉及一種隔離沿原光路返回的反激光的方法。

背景技術：

在高功率激光與物質(zhì)相互作用的實驗中，聚焦打靶焦點位置產(chǎn)生的反激光沿原光路返回，具有天然的自準直特點。由光路可逆原理可知，反激光會傳輸至前級系統(tǒng)。對于基頻打靶的裝置，基頻反激光還會在放大器中進一步逆向放大，其能量極易超過光學元件的閾值，威脅激光驅(qū)動器的安全，該效應會大大限制高功率激光器的基頻打靶輸出性能。因此，抑制沿原光路返回的反激光具有重要的研究意義。

抑制反激光的常見方法有以下兩種：一是門控結合選偏的方法，如電光開關結合偏振片的選偏隔離；二是利用非線性過程，如采用倍頻打靶等。上述方法各有優(yōu)缺點，如在大口徑光路中，門控結合選偏的方法中的大口徑偏振片的加工難度極大，且其隔離能力有限，一般僅有100倍；且它與電光開關結合起來，光學元件厚度較大，這會增大激光系統(tǒng)的b積分，從而造成光學元件損傷風險。采用倍頻或其它非線性過程產(chǎn)生的光源一方面會改變激光的波長，這會影響激光打靶的效果，另一方面非線性過程的效率一般較低，會有較大的損耗。

綜上所述，需要一種更加靈活簡潔且隔離效率高的光束隔離方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種隔離沿原光路返回激光的方法。采用本發(fā)明可以非常高效地抑制激光打靶中原光路返回的激光。

本發(fā)明的技術解決方案是：

采用波片或旋光器件改變反激光相對入射光的偏振態(tài)，采用晶體楔板代替目前加工難度極大的大口徑偏振片，利用晶體楔板對不同偏振光的折射率不同，實現(xiàn)反激光的角度分離，再通過空間濾波器等具有角度分離的器件對反激光進行隔斷，從而實現(xiàn)反激光的隔離。

具體的，一種基于角度分離的反激光隔離方法，包括以下步驟：

a.反激光的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)

沿原光路返回的反激光(5)將傳輸通過1/4波片(11)，調(diào)節(jié)1/4波片的光軸實現(xiàn)反激光(6)相對主激光(3)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)；

b.反激光相對主激光傳輸方向的改變

通過1/4波片(11)的反激光(6)將傳輸通過楔形晶體(10)，楔形晶體的楔角使反激光(7)的傳輸方向相比主激光(2)的反方向發(fā)生偏離；

進一步的，所述方法還可以包括步驟c.反激光的隔斷

反激光(7)進一步傳輸?shù)娇臻g濾波器中(9)，空間濾波器的小孔板(12)將反激光隔斷(14)。

2.根據(jù)權利要求1所述的反激光隔離方法，其特征在于所述楔形晶體采用下列方法確定它的楔角：

楔形晶體的光軸沿楔角方向，楔角大小由關系式(1)確定：

其中θ0為反激光需分離的角度，ne為楔形晶體的非尋常光e光折射率，no為楔形晶體尋常光o光的折射率。

本發(fā)明的技術效果：

本發(fā)明采用兩塊元件便可非常高效地隔離同偏振態(tài)的反激光。相比傳統(tǒng)的偏振片結合電光開關的方式，它不僅降低了光學元件的加工難度和光束通過光學元件的總厚度，從而可以降低高功率激光器的系統(tǒng)b積分，可有效地降低光學元件的損傷風險；同時可進一步增強隔離效果，預計隔離能力可達10⁵倍以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明“一種基于角度分離的反激光隔離方法”的總體光路結構關系示意圖。

圖2是本發(fā)明所涉及的兩塊晶體的光軸與光束偏振方向的關系示意圖。

其中，1-入射主激光(偏振沿y方向)，2-通過空間濾波器的主激光(偏振沿y方向)，3-通過楔形晶體的主激光(偏振沿y方向)，4-通過1/4波片的主激光(圓偏振光)，5-激光與物質(zhì)相互作用形成的反激光(圓偏振光)，6-通過1/4波片的反激光(偏振沿x方向)，7-通過楔形晶體的反激光(偏振沿x方向)，8-進入空間濾波器的反激光(偏振沿x方向)，9-空間濾波器，10-楔形晶體，11-1/4波片，12-空間濾波器小孔板，13-主激光濾波小孔，14-反激光在小孔板上的彈道點，15-打靶透鏡，16-靶面。

具體實施方式

以下結合附圖以及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

本實例中采用楔形晶體、1/4波片和空間濾波器小孔板完成原光路返回激光的隔離。圖1中左側(cè)注入的主激光的偏振方向沿y方向，經(jīng)過空間濾波器后，其偏振方向不變。楔形晶體的光軸沿y方向，楔角為θ，也沿y方向，因此主激光相對該楔形晶體為尋常光(o光)，其折射率為no，主激光通過楔形晶體的偏折角為(no-1)θ，偏振方向仍然沿y方向。

1/4波片為平板晶體，其光軸在x-y平面，與y方向成45°，主激光經(jīng)過該晶體后傳輸方向不變，偏振態(tài)變?yōu)閳A偏振。

經(jīng)過1/4波片的激光將繼續(xù)向后傳輸完成打靶，靶面產(chǎn)生的反激光沿原光路返回，具有天然極佳的準直特點，且其偏振態(tài)保持與入射激光相同為圓偏振光，反激光反向傳輸經(jīng)過1/4波片，偏振態(tài)變換為x方向，傳輸方向精準地沿入射線路返回。

沿x方向偏振的反激光繼續(xù)傳輸經(jīng)過楔形晶體，反激光相對該楔形晶體為非尋常光(e光)，其折射率為ne，反激光通過楔形晶體的偏折角為(ne-1)θ，偏振方向仍然沿x方向，相對該位置初始的入射光方向，反激光形成了(ne-no)θ的偏離角。

反激光繼續(xù)反向傳輸，在空間濾波器小孔位置，相比入射光的孔中心，反激光的焦點形成(ne-no)θf的偏離，在該位置設置吸收體，便可隔斷反激光，完成對原路返回反激光的隔離。

以慣性約束聚變的大型激光裝置的基頻打靶為例給出一組典型參數(shù)。主激光的波長為1053nm，光束口徑360mm；楔形晶體的材料為kdp晶體，晶軸沿y方向，其對應的ne和no分別為1.45和1.41，分離角不小于400λ/d，楔角選擇為1.6°。

綜上所述，本發(fā)明提供一種隔離原光路返回激光的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)激光打靶中原光路返回激光的隔離。本發(fā)明為高功率激光基頻打靶提供了技術指導，同時在激光器的自激抑制中也有應用前景。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種原光路返回激光的隔離方法。該方法采用波片或旋光器件改變反激光相對入射光的偏振態(tài)，然后利用晶體雙折射的特點，配合其自身的楔角設計，使原光路返回的激光發(fā)生角度變化，再通過空間濾波器等具有角度分離的器件對反激光進行隔斷，從而實現(xiàn)原光路返回激光的隔離。

技術研發(fā)人員：趙潤昌;李平;王偉;靳賽;陳文棋;周麗丹;李志軍;李天恩;梁樾;黃醒;李森
受保護的技術使用者：中國工程物理研究院激光聚變研究中心
技術研發(fā)日：2017.06.09
技術公布日：2017.09.12