高功率脈沖可裁剪式固體激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于：設(shè)有3<n^38臺(tái)脈沖固體激光器的激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制模塊及光纖合束器，時(shí)序電路控制模塊控制各激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，每一激光發(fā)射基本模塊的激光束通過光纖合束器進(jìn)行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調(diào)的激光脈沖。本實(shí)用新型高功率脈沖可裁剪式固體激光器，與現(xiàn)有的技術(shù)相比可以非常方便地獲得各種激光脈沖形狀，且能保證激光平均功率的穩(wěn)定性，還可方便地獲得高平均功率激光束，并能有效的延長(zhǎng)整個(gè)激光設(shè)備的使用壽命，降低成本。
【專利說明】
高功率脈沖可裁剪式固體激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于激光【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種脈沖和準(zhǔn)連續(xù)固體激光器的脈沖裁剪技術(shù)和光纖合束技術(shù)，特別涉及一種高功率脈沖可裁剪式固體激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)在現(xiàn)有技術(shù)中的固體激光器在通過增加脈沖重復(fù)頻率，獲得高平均功率激光輸出時(shí)，往往激光脈沖的峰值功率會(huì)降低；通過調(diào)Q技術(shù)積累上能級(jí)壽命的反轉(zhuǎn)離子數(shù)，獲得高的脈沖峰值功率時(shí)，往往使得激光的平均功率會(huì)變化。對(duì)高脈沖能量長(zhǎng)脈沖激光的波形控制，主要是通過泵浦電脈沖的波形控制來實(shí)現(xiàn)的，如三角波、各種異型波。這種控制方式，往往導(dǎo)致輸出激光脈沖的不穩(wěn)定。隨著中小功率脈沖固體激光器的日益成熟，激光光束質(zhì)量越來越好，脈沖穩(wěn)定性越來越高，越來越可以作為基本模塊，通過光束合束和脈沖控制疊加的方式，來獲得激光束平均功率不變，脈沖形狀可裁剪的(即脈沖峰值功率可變)的激光器。獲得平均功率不變、峰值功率可調(diào)的脈沖激光輸出，即可靈活地進(jìn)行激光脈沖的裁剪，獲得各種不同形狀的激光脈沖，這一直是激光器領(lǐng)域急需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型克服了上述存在的缺陷，目的是為解決能夠在保持激光束平均功率不變的情況下，實(shí)現(xiàn)脈沖波形變化可調(diào)、脈沖峰值功率可控的要求，提供一種高功率脈沖可裁剪式固體激光器。
[0004]本實(shí)用新型高功率脈沖可裁剪式固體激光器內(nèi)容簡(jiǎn)述:
[0005]本實(shí)用新型高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:高功率脈沖可裁剪式固體激光器是并聯(lián)式脈沖固體激光器，設(shè)有3 < η < 38臺(tái)脈沖固體激光器的激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制模塊及光纖合束器，時(shí)序電路控制模塊控制各激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，每一激光發(fā)射基本模塊的激光束通過光纖合束器進(jìn)行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調(diào)的激光脈沖。
[0006]整個(gè)系統(tǒng)包括3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制器、一個(gè)光纖合束器，當(dāng)時(shí)序電路控制模塊有η個(gè)輸出電信號(hào)tl，t2……tn，分別控制3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，實(shí)現(xiàn)時(shí)域上對(duì)激光脈沖輸出時(shí)間的控制，每個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出激光，經(jīng)過光學(xué)稱合系統(tǒng)，稱合進(jìn)一根光纖中，通過光纖合束器，實(shí)現(xiàn)3 < η < 38束激光的空間合束。
[0007]當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊同相位輸出時(shí)，一個(gè)激光發(fā)射基本模塊的脈沖峰值功率為P瓦，3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出光束耦合進(jìn)入光纖合束器的輸入端后，光纖合束器輸出的激光脈沖峰值功率為3ρ瓦。
[0008]當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光脈沖時(shí)間上部分疊加，且無間隙輸出時(shí)，光纖合束器輸出的激光脈沖獲得一個(gè)階梯形的光束輸出。
[0009]本實(shí)用新型高功率脈沖可裁剪式固體激光器，與現(xiàn)有的技術(shù)相比可以非常方便地獲得各種激光脈沖形狀，且能保證激光平均功率的穩(wěn)定性，還可方便地獲得高平均功率激光束，并能有效的延長(zhǎng)整個(gè)激光設(shè)備的使用壽命，降低成本。
[0010]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是高功率脈沖可裁剪式固體激光器結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2是3個(gè)激光發(fā)射基本模塊同相位輸出波形圖；
[0013]圖3是3個(gè)激光發(fā)射基本模塊時(shí)間上依次無間隙輸出波形圖；
[0014]圖4是由3個(gè)激光發(fā)射基本模塊獲得階梯型輸出波形圖；
[0015]圖中:1是激光發(fā)射基本模塊的脈沖、2是光纖合束器輸出的激光脈沖。
[0016]

【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型高功率脈沖可裁剪式固體激光器是這樣實(shí)現(xiàn)的，高功率脈沖可裁剪式固體激光器是并聯(lián)式脈沖固體激光器，設(shè)有3 < η < 38臺(tái)脈沖固體激光器的激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制模塊及光纖合束器，時(shí)序電路控制模塊控制各激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，每一基本激光發(fā)射基本模塊的激光束通過光纖合束器進(jìn)行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調(diào)的激光脈沖。
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖作具體說明
[0019]實(shí)施例1
[0020]見圖1，本實(shí)用新型提供了一種獲得激光束平均功率不變，激光脈沖可剪裁的方法。整個(gè)系統(tǒng)包括3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制器、一個(gè)光纖合束器。
[0021]當(dāng)時(shí)序電路控制模塊有η個(gè)輸出電信號(hào)tl，t2……tn，分別控制3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，實(shí)現(xiàn)時(shí)域上對(duì)激光脈沖輸出時(shí)間的控制，每個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出激光，經(jīng)過光學(xué)稱合系統(tǒng)，稱合進(jìn)一根光纖中，通過光纖合束器，實(shí)現(xiàn)3 < η < 38束激光的空間合束。
[0022]實(shí)施例2
[0023]見圖2，當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊同相位輸出時(shí)，如果一個(gè)激光發(fā)射基本模塊的脈沖I峰值功率為P瓦，3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出光束耦合進(jìn)入光纖合束器的輸入端后，光纖合束器輸出的激光脈沖2峰值功率將提高3倍,為3ρ瓦。
[0024]實(shí)施例3
[0025]見圖3，當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光脈沖時(shí)間上依次無間隙輸出時(shí)，如果一個(gè)激光發(fā)射基本模塊的脈沖I寬度為w秒、峰值功率為P瓦,3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出光束I禹合進(jìn)入光纖合束器的輸入端后，光纖合束器輸出的激光脈沖2寬度和脈沖能量都將提高3倍，脈沖的峰值功率仍為P瓦。
[0026]實(shí)施例4
[0027]見圖4，當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光脈，I時(shí)間上部分疊加，且無間隙輸出時(shí)，光纖合束器輸出的激光脈沖2可以獲得一個(gè)階梯形的光束輸出。
[0028]由以上三種情況可以看出，在本專利提供的激光合束系統(tǒng)中，只要由時(shí)序電路控制模塊輸出控制電平，就能讓擁有3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊輸出極限范圍為峰值功率ηΧρ瓦，脈沖寬度nXw秒的任意波形光束，且在合束過程中，由于各激光發(fā)射基本模塊脈沖的穩(wěn)定性容易保證，輸出高能量的脈沖穩(wěn)定性也可很好，即實(shí)現(xiàn)了高功率可剪裁式脈沖固體激光器。
[0029]本實(shí)用新型高功率脈沖可裁剪式固體激光器，它包括3 < n ^ 38臺(tái)脈沖固體激光器的激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制模塊、光纖合束器，時(shí)序電路控制模塊控制各激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，每一激光發(fā)射基本模塊的激光束通過光纖合束器進(jìn)行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調(diào)的激光脈沖。
[0030]通過對(duì)時(shí)序電路控制模塊對(duì)子單元的激光器進(jìn)行激勵(lì)控制，以達(dá)到控制最終輸出激光的功率脈寬等，達(dá)到剪裁脈沖波形的目的。
[0031]要求當(dāng)時(shí)序脈沖輸出同相位電平信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)輸出一個(gè)平均功率不變，高峰值功率的輸出光束；
[0032]要求當(dāng)時(shí)序脈沖輸出無間隙電平信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)輸出一個(gè)平均功率不變，脈沖寬度倍化的輸出光束；
[0033]根據(jù)輸出需求，可任意控制時(shí)序電路，用以輸出平均功率不變的各類波形。
[0034]通過多個(gè)激光發(fā)射基本模塊拼裝而使系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)，使用壽命延長(zhǎng)，當(dāng)某一激光基本模塊器發(fā)生損壞，并不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)停止工作，對(duì)損壞的激光發(fā)射基本模塊進(jìn)行修理和替換就能恢復(fù)工作，同時(shí)降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本。對(duì)能夠使用光纖傳輸?shù)募す獠ㄩL(zhǎng)，該發(fā)明都能適用。特別是在可見光和近紫外光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，該方法同時(shí)獲得高平均功率和高峰值功率激光束的性能價(jià)格比更高。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:高功率脈沖可裁剪式固體激光器是并聯(lián)式脈沖固體激光器，設(shè)有3 < η < 38臺(tái)脈沖固體激光器的激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制模塊及光纖合束器，時(shí)序電路控制模塊控制各激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，每一激光發(fā)射基本模塊的激光束通過光纖合束器進(jìn)行合束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:整個(gè)系統(tǒng)設(shè)有3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊、時(shí)序電路控制器和一個(gè)光纖合束器，當(dāng)時(shí)序電路控制模塊設(shè)有η個(gè)輸出電信號(hào)tl，t2……tn，分別控制3 < η < 38個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光輸出，實(shí)現(xiàn)時(shí)域上對(duì)激光脈沖輸出時(shí)間的控制，每個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出激光，經(jīng)過光學(xué)耦合系統(tǒng)，耦合進(jìn)一根光纖中，通過光纖合束器，實(shí)現(xiàn)3 < η < 38束激光的空間合束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊同相位輸出時(shí)，一個(gè)激光發(fā)射基本模塊的脈沖(I)峰值功率為P瓦，3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的輸出光束耦合進(jìn)入光纖合束器的輸入端后，光纖合束器輸出的激光脈沖(2)峰值功率為3ρ瓦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:當(dāng)時(shí)序電路控制器使3個(gè)激光發(fā)射基本模塊的激光脈沖(I)時(shí)間上部分疊加，且無間隙輸出時(shí)，光纖合束器輸出的激光脈沖(2)獲得一個(gè)階梯形的光束輸出。
【文檔編號(hào)】H01S3/23GK204030263SQ201420315010
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】朱曉, 朱廣志, 朱長(zhǎng)虹, 王海林, 郭飛, 齊麗君 申請(qǐng)人:鞍山華科大激光科技有限公司, 華中科技大學(xué)