4-51  液体相位共轭技术应用于高重复频率双通放大器实验

高清松  童立新  唐  淳  刘  芳

固体激光器运转过程中工作物质的热效应严重地影响着激光器的输出光束质量，20世纪60年代末Osterink等从理论和实验上研究了Nd:YAG晶体产生的热效应，相位共轭镜技术能够补偿热效应造成的波前畸变，从而改善了激光器的光束质量。液体相位共轭镜大多数采用了CS₂、丙酮、CCL₄、SnCL₄、HPLC113(氟里昂)等液体，由于丙酮液体的相对污染少，SBS阈值功率密度低，且市场上容易购买，因而得到普遍运用。文中报道了在重复频率400 Hz，脉宽20 ns的二极管泵浦Nd:YAG双通放大激光器中用丙酮液体作为相位共轭镜改善光束质量的实验研究。激光器SBS实验光路采用聚焦光斑在液体池里扫描和不扫描两种方式。

光束不扫描时，重复频率40 Hz时，SBS反射能量由强到弱、光斑分布由好变差，直到没有SBS反射。采用光束扫描方式，较明显地减小了高重复频率对液体介质热效应的影响。在重复频率40 Hz，注入能量87 mJ时，获得83%的SBS反射率，当激光器工作重复频率从40~400 Hz，注入能量40 mJ时，丙酮液体的反射率从79%降到65%，SBS反射能量不稳定性从5%增加到13%。激光器光束质量M²由4.5提高到3.5，激光脉宽由20 ns压缩到5 ns。实验研究结果表明，丙酮液体介质结合光斑扫描技术措施可以作为高重复频率MOPA系统中的相位共轭镜，有效矫正由于热效应引起的光束波形畸变。实验中，随着重复频率的增加，平均反射率降低，能量不稳定性增加，并在400 Hz重复频率时，SBS反射能量随着时间会下降。如何采取措施在高重复频率下提高SBS反射能量的稳定性有待进一步深入研究。