本發明涉及激光器技術領域，特別是涉及一種激光整形系統與激光整形系統的檢測裝置。

背景技術：

受激布里淵散射(SBS，Stimulated Brillouin scattering)技術在高功率激光器中有著廣闊的應用前景。受激布里淵散射相位共軛鏡(SBS-PCM)技術不僅可以用于控制激光光束和修正任意波前畸變，還可以用于激光脈沖壓縮。在雙程或多程放大器中，利用SBS-PCM可以實時補償激光放大器和放大光路中的動態和靜態波前畸變，從而改善高能高功率激光器的輸出光束質量。同時，研究表明，SBS-PCM激光脈沖壓縮技術具有簡單實用，壓縮率和能量轉化率高的特點。

SBS-PCM應用于高能高功率激光系統時，需要觀察光束的各項參數發生了哪些變化。同時還需對SBS-PCM自身的特性進行了解，例如，能量反射率是描述受激布里淵散射過程的一個重要參數，它的大小直接反映了SBS相位共軛鏡的效率，是SBS在應用過程中首要考慮的一個因素。但是，傳統的SBS-PCM激光系統中，缺少參數變化的檢測功能。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種激光整形系統與激光整形系統的檢測裝置，能夠檢測激光經SBS-PCM整形前后的參數變化。

為解決上述技術問題，本發明實施方式采用的一個技術方案是：提供一種激光整形系統，包括：

前級激光器與后級激光器；

1/2波片，用于改變前級激光器出射的激光的偏振態；

偏振分光棱鏡，用于將1/2波片出射的激光的大部分引導至第一光路出射，剩余部分引導至第二光路出射；

1/4波片，用于改變第一光路出射的激光的偏振態；

受激布里淵散射相位共軛鏡SBS-PCM，用于對1/4波片出射的激光整形后反射回該1/4波片；

第一分光元件，反射回1/4波片的激光經偏振分光棱鏡引導至該分光元件，該分光元件用于將該激光的大部分引導至后級激光器，剩余部分引導至第三光路出射；

第一檢測組件，用于檢測第二光路出射的激光的參數；

第二檢測組件，用于檢測第三光路出射的激光的參數。

其中，第一檢測組件包括第二分光元件、第一能量計，第二分光元件用于將第二光路出射的激光的部分光出射至第一能量計，剩余光引導至第四光路出射；第二檢測組件包括第三分光元件、第二能量計，第三分光元件用于將第三光路出射的激光的部分光出射至第二能量計，剩余光引導至第五光路出射。

其中，第一檢測組件還包括第四分光元件、第一遠場分布測量器，第四分光元件用于將第四光路出射的激光的部分光出射至第一遠場分布測量器，剩余光引導至第六光路出射；第二檢測組件還包括第五分光元件、第二遠場分布測量器，第五分光元件用于將第五光路出射的激光的部分光出射至第二遠場分布測量器，剩余光引導至第七光路出射。

其中，第一檢測組件還包括第六分光元件、第一時間波形分布測量器，第六分光元件用于將第六光路出射的激光的部分光出射至第一時間波形分布測量器，剩余光引導至第八光路出射；第二檢測組件還包括第七分光元件、第二時間波形分布測量器，第七分光元件用于將第七光路出射的激光的部分光出射至第二時間波形分布測量器，剩余光引導至第九光路出射。

其中，第一檢測組件還包括第八分光元件、第一波前相位分布測量器，第八分光元件用于將第八光路出射的激光的部分光出射至第一波前相位分布測量器，剩余光引導至第十光路出射；第二檢測組件還包括第九分光元件、第二波前相位分布測量器，第九分光元件用于將第九光路出射的激光的部分光出射至第二波前相位分布測量器，剩余光引導至第十一光路出射。

其中，第一檢測組件還包括第一近場分布測量器，用于接收第十光路出射的激光；第二檢測組件還包括第二近場分布測量器，用于接收第十一光路出射的激光。

其中，第一檢測組件包括第一能量計，且第二檢測組件包括第二能量計；或，第一檢測組件包括第一遠場分布測量器，且第二檢測組件包括第二遠場分布測量器；或，第一檢測組件包括第一近場分布測量器，且第二檢測組件包括第二近場分布測量器；或，第一檢測組件包括第一時間波形分布測量器，且第二檢測組件包括第二時間波形分布測量器；或，第一檢測組件包括第一波前相位分布測量器，且第二檢測組件包括第二波前相位分布測量器。

其中，系統還包括：調整器件，用于調整1/2波片，以改變入射該1/2波片的激光的偏振方向與該1/2波片的晶片光軸的夾角。

為解決上述技術問題，本發明實施方式采用的另一個技術方案是：提供一種激光整形系統的檢測裝置，包括：

1/2波片，用于改變前級激光器出射的激光的偏振態；

偏振分光棱鏡，用于將1/2波片出射的激光的大部分引導至第一光路出射，剩余部分引導至第二光路出射；

1/4波片，用于改變第一光路出射的激光的偏振態，并將該激光出射至受激布里淵散射相位共軛鏡SBS-PCM；

第一分光元件，SBS-PCM反射回1/4波片的激光經偏振分光棱鏡引導至該分光元件，該分光元件用于將該激光的大部分引導至后級激光器，剩余部分引導至第三光路出射；

第一檢測組件，用于檢測第二光路出射的激光的參數；

第二檢測組件，用于檢測第三光路出射的激光的參數。

與現有技術相比，本發明實施例包括如下有益效果：

本發明實施例中，通過1/2波片與偏振分光棱鏡的配合，將入射SBS-PCM之前的待整形激光分出少部分給第一檢測組件；并通過第一分光元件將SBS-PCM整形之后的激光分出少部分給第二檢測組件，使得系統能夠單發次(即一個脈沖)檢測激光經SBS-PCM整形前后的參數變化。例如，系統能夠檢測激光經SBS-PCM整形前后的能量變化，從而能夠計算出SBS-PCM的反射率。并且，基本是在激光整形系統的原有光路中將光導出進行測量，對系統自身光路影響較小。

附圖說明

一個或多個實施例通過與之對應的附圖中的圖片進行示例性說明，這些示例性說明并不構成對實施例的限定，附圖中具有相同參考數字標號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構成比例限制。

圖1是本發明激光整形系統的一個實施例的結構示意圖；

圖2是本發明激光整形系統的另一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發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用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合附圖和實施方式對本發明實施例進行詳細說明。

實施例一

本發明提供一種激光整形系統。請參閱圖1，圖1是本發明激光整形系統的一個實施例的結構示意圖。如圖1所示，激光整形系統100包括：前級激光器110、1/2波片120、偏振分光棱鏡130、1/4波片140、受激布里淵散射相位共軛鏡(SBS-PCM)150、透鏡151、第一分光元件160、后級激光器170、第一檢測組件180與第二檢測組件190。

前級激光器110用于出射待整形的激光，1/2波片120用于接收該激光，并改變該激光的偏振態。偏振分光棱鏡130用于將1/2波片出射的激光的大部分透射至第一光路出射，剩余部分反射至第二光路出射至第一檢測組件180。具體地，本實施例中，前級激光器110出射的待整形激光為P偏振光，1/2波片120改變該激光的偏振態，使得該激光的99％能量為P偏振光，被偏振分光棱鏡130透射至1/4波片140，1％為S偏振光，被偏振分光棱鏡130反射至第一檢測組件180。

由于第一檢測組件檢測所需的光束能量只需少量，所以應讓激光少量地被偏振分光棱鏡130反射，因此應調整1/2波片120使得入射偏振分光棱鏡130的激光的大部分能量為P偏振光。優選地，入射偏振分光棱鏡的激光的偏振態與P偏振光的夾角大于等于-1度且小于等于1度。當然，在不考慮能量損耗的情況下，入射偏振分光棱鏡的激光也可以是與P偏振光的夾角較大的線偏振光、也可以是圓偏振光或者自然光等。

1/4波片140用于接收第一光路出射的激光，并改變第一光路出射的激光的偏振態，具體地，入射1/4波片的激光的偏振方向與1/4波片的晶片光軸的夾角為45度角。1/4波片140出射的激光經透鏡151聚焦后入射SBS-PCM150，SBS-PCM用于對該激光整形后反射回透鏡151至該1/4波片140。激光來回兩次經過1/4波片140，偏振方向被改變90度，因此從1/4波片140回到偏振分光棱鏡130的激光被偏振分光棱鏡130引導至第一分光元件160。具體地，本實施例中，激光來回兩次經過1/4波片140后，由P偏振光變為S偏振光，該S偏振光被偏振分光棱鏡130反射至第一分光元件160。

第一分光元件160用于將來自偏振分光棱鏡130的激光的大部分引導至后級激光器170，剩余部分引導至第三光路出射至第二檢測組件190。具體地，本實施例中，第一分光元件160將來自偏振分光棱鏡130的S偏振光的98％透射至后級激光器170，2％反射至第二檢測組件190。第一分光元件160可以是各種類型的分光濾光片，例如對激光具有一定透射率的波長分光濾光片；第一分光元件也可以是中央貼有反射膜的透明玻璃。

第一檢測組件180用于檢測第二光路出射的激光的參數，第二檢測組件190用于檢測第三光路出射的激光的參數。激光的參數可以包括光的能量、遠場分布、近場分布、時間波形分布與波前相位分布的至少一種。因此，第一檢測組件與第二檢測組件可以是用于檢測各種參數的器件。

例如，第一檢測組件包括用于檢測光能量的第一能量計，且第二檢測組件包括用于檢測光能量的第二能量計，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM150整形前后的光能量變化。或者，第一檢測組件包括第一遠場分布測量器；第二檢測組件包括第二遠場分布測量器，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM150整形前后的遠場分布變化。或者，第一檢測組件包括第一近場分布測量器；第二檢測組件包括第二近場分布測量器，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM150整形前后的近場分布變化。或者，第一檢測組件包括第一時間波形分布測量器；第二檢測組件包括第二時間波形分布測量器，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM150整形前后的時間波形分布變化。或者，第一檢測組件包括第一波前相位分布測量器；第二檢測組件包括第二波前相位分布測量器，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM150整形前后的波前相位分布變化。

可見，本實施例中，通過1/2波片120與偏振分光棱鏡130的配合，將入射SBS-PCM150之前的待整形激光分出少部分給第一檢測組件；并通過第一分光元件將SBS-PCM150整形之后的激光分出少部分給第二檢測組件，使得系統能夠單發次(即一個脈沖)檢測激光經SBS-PCM150整形前后的各項參數變化。例如，系統能夠檢測激光經SBS-PCM150整形前后的能量變化，從而能夠計算出SBS-PCM的反射率。并且，基本是在激光整形系統的原有光路中將光導出進行測量，對系統自身光路影響較小。

當然，在其它實施例中，也可以將1/4波片140、SBS-PCM150、透鏡151的位置與第一檢測組件180的位置互換，并且通過1/2波片120與偏振分光棱鏡130的配合，使得偏振分光棱鏡130將1/2波片出射的激光的大部分反射至第一光路出射至1/4波片，剩余部分透射至第二光路出射至第一檢測組件。

此外，在其它實施例中，系統還可以包括調整器件，用于調整1/2波片120，以改變入射1/2波片的激光的偏振方向與1/2波片的晶片光軸的夾角，使得用戶可以控制分多少光能量至第一檢測組件。

實施例二

請參閱圖2，圖2是本發明激光整形系統的另一實施例的結構示意圖。如圖2所示，激光整形系統200包括：前級激光器210、1/2波片220、偏振分光棱鏡230、1/4波片240、SBS-PCM250、透鏡251、第一分光元件260、后級激光器270、第一檢測組件與第二檢測組件。

本實施例與圖1所示實施例的區別之處包括：

(1)第一檢測組件包括第二分光元件281、第一能量計282，第二分光元件281用于將第二光路出射的激光(即來自偏振分光棱鏡230的激光)的部分光透射至第一能量計282，剩余光反射至第四光路出射；第二檢測組件包括第三分光元件291、第二能量計292，第三分光元件291用于將第三光路出射的激光(即來自第一分光元件260的激光)的部分光反射至第二能量計292，剩余光透射至第五光路出射。通過第一能量計282與第二能量計292的檢測，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM250整形前后的光能量變化。

舉例來說，假設分光元件281的透射率為t1％，分光元件260的反射率記為r2％，分光元件291的反射率記為r3％，能量計282處測得的能量記為E1，能量計292處測得的能量記為E2，則SBS-PCM的反射率R＝(E2/r2％/r3％)/(E1/t1％/1％)。若分光元件260、231、291的透射率均為98％，反射率均為2％，且在E1處測得的能量為60.83mJ，在E2處測得的能量為2.12mJ，那么，SBS-PCM的反射率R＝(2.12/0.02/0.02)/(60.83/0.98/0.01)＝85.39％。

(2)第一檢測組件還包括透鏡2831、第四分光元件283、反射鏡2841、第一遠場分布測量器284，透鏡2831用于將第四光路出射的激光匯聚至第四分光元件283，第四分光元件283用于將來自透鏡2831的激光的部分光經反射鏡2841反射至第一遠場分布測量器284，將來自透鏡2831的激光的剩余光透射至第六光路出射。第二檢測組件還包括透鏡2931、第五分光元件293、反射鏡2941、第二遠場分布測量器294，透鏡2931用于將第五光路出射的激光匯聚至第五分光元件293，第五分光元件293用于將透鏡2931出射的激光的部分光經反射鏡2941反射至第二遠場分布測量器294，將透鏡2931出射的激光的剩余光透射至第七光路出射。

優選地，L1+L2+L3＝f1。在第一檢測組件中，f1為透鏡2831的焦距，L1為透鏡2831與第四分光元件283之間的距離，L2為第四分光元件283與反射鏡2841之間的距離，L3為反射鏡2841與第一遠場分布測量器284之間的距離。在第二檢測組件中，f1為透鏡2931的焦距，L1為透鏡2931與第五分光元件293之間的距離，L2為第五分光元件293與反射鏡2941之間的距離，L3為反射鏡2941與第二遠場分布測量器294之間的距離。

遠場分布測量器具體可以是圖像傳感器(CCD，Charge-coupled Device)，利用遠場CCD284與遠場CCD294采集遠場光斑，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM250整形前后的遠場分布變化。若進入遠場CCD前的能量過大，CCD前可以加衰減片以對能量進行衰減。

(3)第一檢測組件還包括第六分光元件285、第一時間波形分布測量器286，第六分光元件285用于將第六光路出射的激光(即來自第四分光元件283的激光)的部分光反射至第一時間波形分布測量器286，剩余光透射至第八光路出射。第二檢測組件還包括第七分光元件295、第二時間波形分布測量器296，第七分光元件295用于將第七光路出射的激光(即來自第五分光元件293的激光)的部分光反射至第二時間波形分布測量器296，剩余光透射至第九光路出射。時間波形分布測量器具體可以是能夠采集脈沖波形的時間波形探頭。利用第一時間波形分布測量器286與第二時間波形分布測量器296的檢測，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM250整形前后的時間波形分布變化。

(4)第一檢測組件還包括透鏡2871、第八分光元件287、第一波前相位分布測量器288，透鏡2871用于將第八光路出射的激光(即來自第六分光元件285的激光)中繼至第八分光元件287，第八分光元件287用于將第八光路出射的激光的部分光反射至第一波前相位分布測量器288，將第八光路出射的激光的剩余光透射至第十光路出射。第二檢測組件還包括透鏡2971、第九分光元件297、第二波前相位分布測量器298，透鏡2971用于將第九光路出射的激光(即來自第七分光元件295的激光)中繼至第九分光元件297，第九分光元件297用于將第九光路出射的激光的部分光反射至第二波前相位分布測量器298，將第九光路出射的激光的剩余光透射至第十一光路出射。

優選地，L4+L5＝f2。在第一檢測組件中，f2為透鏡2871的焦距，L4為透鏡2871與第八分光元件287之間的距離，L5為第八分光元件287與第一波前相位分布測量器288之間的距離。在第二檢測組件中，f2為透鏡2971的焦距，L4為透鏡2871與第九分光元件297之間的距離，L5為第九分光元件297與第二波前相位分布測量器298之間的距離。

波前相位分布測量器具體可以是波前傳感器。通過第一波前相位分布測量器288與第二波前相位分布測量器298的檢測，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM250整形前后的波前相位分布變化。

(5)第一檢測組件還包括第一近場分布測量器289，用于接收第十光路出射的激光(即來自第八分光元件287的激光)。第二檢測組件還包括第二近場分布測量器299，用于接收第十一光路出射的激光(即來自第九分光元件297的激光)。優選地，L4+L5＝f2。在第一檢測組件中，f2為透鏡2871的焦距，L4為透鏡2871與第八分光元件287之間的距離，L5為第八分光元件287與第一近場分布測量器289之間的距離。在第二檢測組件中，f2為透鏡2971的焦距，L4為透鏡2871與第九分光元件297之間的距離，L5為第九分光元件297與第二近場分布測量器299之間的距離。

近場分布測量器具體可以是圖像傳感器(CCD，Charge-coupled Device)，利用近場CCD289與近場CCD299采集近場光斑，使得系統能夠檢測激光經SBS-PCM250整形前后的近場分布變化。若進入近場CCD前的能量過大，CCD前可以加衰減片以對能量進行衰減。

透鏡2831(2931)和透鏡2871(2971)組成一個縮束鏡組，進入透鏡2831(2931)之前的光束是平行光，從透鏡2871(2971)出來的光束也是平行光，只是光束的口徑較進入透鏡2831(2931)的光束口徑要小很多，其大小和近場CCD的探測面口徑相匹配。

本實施例中，通過1/2波片220與偏振分光棱鏡230的配合，將入射SBS-PCM之前的待整形激光分出少部分給第一檢測組件；并通過第一分光元件將SBS-PCM整形之后的激光分出少部分給第二檢測組件，使得系統能夠單發次(即一個脈沖)檢測激光經SBS-PCM整形前后的能量、遠場分布、時間波形分布、波前相位分布與近場分布這些參數變化情況。

具體地，上述分光元件均可以是對激光具有一定透射率的楔板，楔板的反射率和透射率可以根據各檢測裝置的靈敏度的具體情況而定。

實施例三

在本發明實施例中，還提供了一種激光整形系統的檢測裝置，包括：

1/2波片，用于改變前級激光器出射的激光的偏振態；

偏振分光棱鏡，用于將1/2波片出射的激光的大部分引導至第一光路出射，剩余部分引導至第二光路出射；

1/4波片，用于改變第一光路出射的激光的偏振態，并將該激光出射至受激布里淵散射相位共軛鏡SBS-PCM；

第一分光元件，SBS-PCM反射回1/4波片的激光經偏振分光棱鏡引導至該分光元件，該分光元件用于將該激光的大部分引導至后級激光器，剩余部分引導至第三光路出射；

第一檢測組件，用于檢測第二光路出射的激光的參數；

第二檢測組件，用于檢測第三光路出射的激光的參數。

本實施例中的各元器件參見圖1與圖2實施例中的詳細說明，此處不作贅述。

本實施例中，通過1/2波片與偏振分光棱鏡的配合，將入射SBS-PCM之前的待整形激光分出少部分給第一檢測組件；并通過第一分光元件將SBS-PCM整形之后的激光分出少部分給第二檢測組件，使得系統能夠單發次(即一個脈沖)檢測激光經SBS-PCM整形前后的各項參數變化。例如，系統能夠檢測激光經SBS-PCM整形前后的能量變化，從而能夠計算出SBS-PCM的反射率。并且，基本是在激光整形系統的原有光路中將光導出進行測量，對系統自身光路影響較小。

此外，在其它實施例中，系統還可以包括調整器件，用于調整1/2波片，以改變入射1/2波片的激光的偏振方向與1/2波片的晶片光軸的夾角，使得用戶可以控制分多少光能量至第一檢測組件。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。