一種基于漸變折射率電光晶體的激光合束裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高功率激光器領域，具體涉及一種基于漸變折射率電光晶體的激光合束裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著激光技術的不斷發(fā)展和成熟，高功率激光具有越來越廣泛的應用，深刻地影響了多個行業(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]對于高能脈沖激光，在多種應用領域要求激光具有一定的重復頻率。然而直接提高高能脈沖激光器運行的重復頻率，將會產生嚴重的熱效應，從而影響激光器的性能，甚至導致激光器輸出脈沖能量下降或者不能工作。對于高平均功率激光，應用需求對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，難以實現較高的平均輸出功率。
[0004]因此，無論是對于高能脈沖激光還是對于高平均功率激光，提高脈沖激光的重復頻率都是亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述現有技術中存在的問題，本發(fā)明人認為應該通過脈沖激光合束解決該問題，對于高能脈沖激光，時序合束能夠提高激光脈沖輸出的重復頻率，對于高平均功率激光，時序合束能夠提高輸出激光的平均功率。本發(fā)明提供一種基于漸變折射率電光晶體的激光合束裝置及其方法，本發(fā)明利用電光晶體的克爾效應和空間電荷效應，通過驅動電路對電光晶體施加電壓，使電光晶體內的折射率為逐漸變化的，將電光晶體、驅動電路、同步機和激光器相互配合，將多路脈沖激光合束為一路脈沖激光，在不降低脈沖能量的前提下提高脈沖激光輸出的重復頻率和平均功率。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0007]—種基于漸變折射率電光晶體的激光合束裝置，包括:
[0008]具有克爾效應和空間電荷效應的電光晶體；
[0009]驅動電路，所述驅動電路的2個電極板分別與電光晶體的2個平行的底面相配合；
[0010]至少2個激光器，所述激光器的輸出口與電光晶體的入射面相對，激光器輸出的脈沖激光在入射面上的入射位置排列為一條直線，在出射面上的出射位置為同一點，出射的脈沖激光傳輸方向相同，所述入射面和所述出射面均與電極板垂直；
[0011 ] 同步機，所述驅動電路和全部的激光器分別與同步機相連接。
[0012]進一步，所述電光晶體為鈮鉭酸鉀晶體。
[0013]進一步，其中I個激光器輸出的脈沖激光垂直于入射面。
[0014]進一步，相鄰的激光器前后錯位排列。
[0015]—種利用如上述的基于漸變折射率電光晶體的激光合束裝置的合束方法，包括以下步驟:
[0016](I)激光器的輸出口與電光晶體的入射面相對，激光器輸出的脈沖激光在入射面上的入射位置排列為一條直線，激光器由同步機控制，在不同的時刻重復輸出脈沖激光；
[0017](2)當由不同激光器輸出的脈沖激光在不同時刻入射到電光晶體的入射面時，同步機控制驅動電路對電光晶體施加不同的電壓；
[0018](3)所述脈沖激光由電光晶體的出射面出射，并且出射位置為同一點，出射后脈沖激光的傳輸方向相同，得到合束脈沖激光。
[0019]進一步，所述電光晶體為鈮鉭酸鉀晶體。
[0020]進一步，其中I個激光器輸出的脈沖激光垂直于入射面，當該脈沖激光入射到電光晶體時，驅動電路對電光晶體施加的電壓為零。
[0021 ] 進一步，相鄰的激光器前后錯位排列。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]1、將電光晶體、驅動電路與同步機相結合，巧妙逆向利用電光晶體的電光效應、空間電荷效應和脈沖激光的特點，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頻率和平均功率；
[0024]2、通過同步機對多路脈沖激光時序上的控制，可以得到脈沖間隔時間相同或不同的合束脈沖激光；
[0025]3、通過本發(fā)明的合束裝置可實現多路脈沖激光的合束，如需要更高重復頻率的脈沖激光，將本發(fā)明的合束裝置進行多級串聯即可實現；
[0026]4、激光器輸出的脈沖激光可以為重復運行的脈沖，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、光譜寬度、啁啾特性、幅度等特性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的合束裝置整體結構示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的合束前后脈沖激光示意圖。
[0029]圖中:1 一電光晶體，2—驅動電路，21 —電極板，22 —電極板，31—激光器，32—激光器，33—激光器，310—脈沖激光，320—脈沖激光，330—脈沖激光，4 —同步機，5—激光準直元件，6—合束脈沖激光。
【具體實施方式】
[0030]為了使本領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0031]實施例一:
[0032]如圖1所示，一種基于漸變折射率電光晶體的激光合束裝置，包括:電光晶體1、驅動電路2、3個激光器、同步機4和激光準直元件5。
[0033]本發(fā)明中，電光晶體I具有克爾效應和空間電荷效應，所述電光晶體I為鈮鉭酸鉀晶體。克爾效應是指與電場二次方成正比的電感應雙折射現象，空間電荷是存在于半導體內部局部區(qū)域的剩余電荷。由于克爾效應的存在，在電光晶體I兩平行的底面施加電壓時，會在電光晶體I內部產生均勻的電場，并且電光晶體I對脈沖激光的折射率根據施加電壓的不同而不同，又由于電光晶體I內存在空間電荷，從而抵消掉部分的外加電場，造成電光晶體I內部電場在各處不是完全相同的，而是逐漸變化的，折射率也是逐漸變化的，當有脈沖激光經過該電光晶體I時，脈沖激光傳輸的路徑就會逐漸偏轉，通過控制施加的電壓大小和入射激光的入射位置，就可以得到由同一點同方向出射的脈沖激光，即達到合束的目的。
[0034]所述驅動電路2的電極板21和電極板22分別與電光晶體I的2個平行的底面相配合，電極板21和電極板22的形狀和尺寸與電光晶體I底面的形狀和尺寸相同，如此便可在電光晶體I內部形成逐漸變化的電場，進而產生逐漸變化的折射率，而不是突變的折射率，便于計算需要施加的電壓和入射位置；
[0035]3個激光器，分別是激光器31、激光器32和激光器33，激光器的個數根據需要確定，激光器31、激光器32和激光器33的輸出口均與電光晶體I的入射面相對，激光器31輸出的脈沖激光310、激光器32輸出的脈沖激光320和激光器33輸出的脈沖激光330在入射面上的入射位置排列為一條直線，經過電光晶體I的漸變折射率的作用，3路脈沖激光趨近于同一光路，并在出射面上的同一點出射，出射的脈沖激光傳輸方向相同，所述入射面和所述出射面均與電極板21和電極板22垂直，這樣才能得到在脈沖激光320和脈沖激光330傳輸方向上漸變的折射