一種基于聲光偏轉(zhuǎn)的脈沖激光合束裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高功率激光器領(lǐng)域，具體涉及一種基于聲光偏轉(zhuǎn)的脈沖激光合束裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，高功率激光具有越來越廣泛的應(yīng)用，深刻地影響了多個(gè)行業(yè)的發(fā)展。按工作方式劃分高功率激光主要分為高峰值功率激光(即高能脈沖激光)和高平均功率激光。
[0003]對(duì)于高能脈沖激光，在多種應(yīng)用領(lǐng)域要求激光具有一定的重復(fù)頻率。然而直接提高高能脈沖激光器運(yùn)行的重復(fù)頻率，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的熱效應(yīng)，從而影響激光器的性能，甚至導(dǎo)致激光器輸出脈沖能量下降或者不能工作。對(duì)于高平均功率激光，應(yīng)用需求對(duì)激光輸出功率不斷提出更高要求，而單路激光功率提升有限，難以實(shí)現(xiàn)較高的平均輸出功率。
[0004]因此，無論是對(duì)于高能脈沖激光還是對(duì)于高平均功率激光，提高脈沖激光的重復(fù)頻率都是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明人認(rèn)為應(yīng)該通過脈沖激光合束解決該問題，對(duì)于高能脈沖激光，時(shí)序合束能夠提高激光脈沖輸出的重復(fù)頻率，對(duì)于高平均功率激光，時(shí)序合束能夠提高輸出激光的平均功率。本發(fā)明提供一種基于聲光偏轉(zhuǎn)的脈沖激光合束裝置及其方法，本發(fā)明巧妙利用聲光晶體、聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路、同步機(jī)和脈沖激光的特點(diǎn)，將多路脈沖激光合束成一路激光，在不降低脈沖能量的前提下提高脈沖激光輸出的重復(fù)頻率和平均功率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種基于聲光偏轉(zhuǎn)的脈沖激光合束裝置，包括:
[0008]第一聲光晶體；
[0009]第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，所述第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路與所述第一聲光晶體連接；
[0010]第一激光器，所述第一激光器的激光輸出口朝向所述第一聲光晶體；
[0011]第二激光器，所述第二激光器的激光輸出口朝向所述第一聲光晶體，所述第二激光器與第一激光器位于第一聲光晶體的同一側(cè)；
[0012]同步機(jī)，所述同步機(jī)分別與所述第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路、所述第一激光器和所述第二激光器連接。
[0013]進(jìn)一步，所述第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路和第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路分別包括相互連接的驅(qū)動(dòng)器和電聲換能器，所述第一聲光晶體的電聲換能器與所述第一聲光晶體連接，所述第二聲光晶體的電聲換能器與所述第二聲光晶體連接。
[0014]進(jìn)一步，所述第一聲光晶體表面鍍有對(duì)所述第一激光器輸出的脈沖激光的增透膜。
[0015]進(jìn)一步，還包括至少I個(gè)第三激光器、至少I個(gè)第二聲光晶體和至少I個(gè)第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，所述第二聲光晶體與所述第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路連接，所述第三聲光晶體位于所述第一脈沖激光出射方向。
[0016]—種利用上述的合束裝置進(jìn)行脈沖激光合束的方法，包括以下步驟:
[0017](I)第一激光器輸出第一脈沖激光，所述第一脈沖激光入射到第一聲光晶體的入射面上，透射后由所述第一聲光晶體的出射面出射；
[0018](2)第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路輸出電脈沖信號(hào)，所述第一聲光晶體在電脈沖信號(hào)的作用下產(chǎn)生布拉格光柵，第二激光器輸出第二脈沖激光，所述第二脈沖激光入射到入射面上，所述第二脈沖激光經(jīng)過衍射之后，在所述第一脈沖激光出射位置處出射，并且與第一脈沖激光傳輸方向相同，得到合束脈沖激光；
[0019]上述步驟中，所述第一脈沖激光的入射面與所述第二脈沖激光的入射面為同一第一聲光晶體面，所述第一激光器、第二激光器和第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路均由同步機(jī)控制，使所述第一脈沖激光與第二脈沖激光在時(shí)間上錯(cuò)開，所述第一脈沖激光與電脈沖信號(hào)在時(shí)間上錯(cuò)開，所述第二脈沖激光與電脈沖信號(hào)同步。
[0020]進(jìn)一步，所述第一脈沖激光與第一聲光晶體的入射面的夾角為60-80°。
[0021]進(jìn)一步，還包括步驟(3)，所述步驟(3)為將步驟(2)得到的合束脈沖激光作為所述第一脈沖激光或第二脈沖激光，重復(fù)進(jìn)行所述步驟(I)和步驟(2)，直至得到最終的合束脈沖激光。
[0022]進(jìn)一步，所述第一聲光晶體為摻銣釔鋁石榴石晶體、藍(lán)寶石晶體、碘酸鋰晶體、鍺晶體、鉬酸鉛晶體、鉬酸二鉛晶體、二氧化碲晶體、鍺釩酸鉛晶體、硫化汞晶體或氯化亞汞晶體。
[0023]本發(fā)明的有益效果如下:
[0024](I)將聲光晶體、聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路與同步機(jī)相結(jié)合，巧妙利用聲光晶體的衍射性質(zhì)和脈沖激光的特點(diǎn)，將多路脈沖激光合束成一路激光，在不降低脈沖能量的前提下提高脈沖激光輸出的重復(fù)頻率和平均功率；
[0025](2)通過同步機(jī)對(duì)多路脈沖激光時(shí)序上的控制，可以得到脈沖間隔時(shí)間相同或不同的合束脈沖激光；
[0026](3)第一脈沖激光垂直入射到聲光晶體，并且在聲光晶體表面鍍膜，減少激光的反射和折射，最大限度的減少脈沖激光的能量損失；
[0027](4)采用至少I個(gè)第三激光器、至少I個(gè)第二聲光晶體和至少I個(gè)第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)合束裝置的串聯(lián)，達(dá)到多級(jí)合束的目的；
[0028](5)聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路輸出電脈沖信號(hào)，控制聲光晶體產(chǎn)生周期性的布拉格光柵，達(dá)到對(duì)第一脈沖激光透射，對(duì)第二脈沖激光衍射的效果；
[0029](6)激光器輸出的脈沖激光可以為重復(fù)運(yùn)行的脈沖，也可以是單次脈沖，可以具有不同的脈沖形狀、脈沖寬度、波長(zhǎng)、光譜寬度、啁啾特性、幅度等特性。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的合束裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的脈沖激光和電脈沖信號(hào)時(shí)序關(guān)系圖。
[0032]圖中:11 一第一聲光晶體，12—第二聲光晶體，13—第三聲光晶體，21—第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，210一電脈沖彳目號(hào)，22—第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，220一電脈沖彳目號(hào)，23一第三聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，230—電脈沖信號(hào)，31—第一激光器，32—第二激光器，33—第三激光器，34一第四激光器，4一同步機(jī)，5一激光準(zhǔn)直兀件，311 一第一脈沖激光，321 一第二脈沖激光，331—第三脈沖激光，341—第四脈沖激光，6—合束脈沖激光。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0034]實(shí)施例一:
[0035]如圖1所示，一種基于聲光偏轉(zhuǎn)的脈沖激光合束裝置，包括:第一聲光晶體11、第二聲光晶體12、第三聲光晶體13、第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路21、第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路22、第三聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路23、第一激光器31、第二激光器32、第三激光器33、第四激光器34、同步機(jī)4和激光準(zhǔn)直元件5。所述第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路21與所述第一聲光晶體11連接，所述第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路22與所述第二聲光晶體12連接，所述第三聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路23與所述第三聲光晶體13連接，所述聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路包括相互連接的驅(qū)動(dòng)器和電聲換能器，所述驅(qū)動(dòng)器輸出電脈沖信號(hào)，電聲換能器將其轉(zhuǎn)換為超聲波，電聲換能器與所述聲光晶體連接，將超聲波加載到聲光晶體上，使聲光晶體產(chǎn)生布拉格光柵，達(dá)到對(duì)脈沖激光衍射的目的。聲光晶體與聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路的數(shù)目相同，確保每一個(gè)聲光晶體都有聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路將其驅(qū)動(dòng)。所述第一激光器31的激光輸出口朝向所述第一聲光晶體11的入射面，所述第一聲光晶體11表面鍍有對(duì)所述第一激光器31輸出的第一脈沖激光311的增透膜，第一脈沖激光311入射到第一聲光晶體11，為了衍射能順利進(jìn)行，第一脈沖激光311與入射面的夾角為60-80°，并且在第一聲光晶體11表面鍍膜，減少激光的反射和折射，最大限度的減少第一脈沖激光311的能量損失。所述第二激光器32、第三激光器33和第四激光器34的激光輸出口分別朝向第一聲光晶體11、第二聲光晶體12和第三聲光晶體13。使用多個(gè)聲光晶體和聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)合束裝置的串聯(lián)，達(dá)到多級(jí)合束的目的。
[0036]所述同步機(jī)4分別與第一聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路21、第二聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路22、第三聲光晶體驅(qū)動(dòng)電路23、第一激光器31、第二激光器32、第三激光器33、第四激光器34連接。所述激光準(zhǔn)直元件5設(shè)于所述第一聲光晶體11的第一脈沖激光311出射一側(cè)，即脈沖激光由激光器輸出后，先入射到聲光晶體，再入射到激光準(zhǔn)直元件5。
[0037]另，本發(fā)明還提供一種利用上述的合束裝置進(jìn)行脈沖激光