高功率脈沖可裁剪式固體激光器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于：設有3≤n≤38臺脈沖固體激光器的基本激光發射模塊、時序電路控制模塊及光纖合束器，時序電路控制模塊控制各基本激光發射模塊的激光輸出，每一基本激光發射模塊的激光束通過光纖合束器進行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調的激光脈沖。本發明高功率脈沖可裁剪式固體激光器，與現有的技術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定性，還可方便地獲得高平均功率激光束，并能有效的延長整個激光設備的使用壽命，降低成本。
【專利說明】高功率脈沖可裁剪式固體激光器【技術領域】
[0001]本發明屬于激光【技術領域】，涉及一種脈沖和準連續固體激光器的脈沖裁剪技術和光纖合束技術，特別涉及一種高功率脈沖可裁剪式固體激光器。
【背景技術】
[0002]目前，國內在現有技術中的固體激光器在通過增加脈沖重復頻率，獲得高平均功率激光輸出時，往往激光脈沖的峰值功率會降低；通過調Q技術積累上能級壽命的反轉離子數，獲得高的脈沖峰值功率時，往往使得激光的平均功率會變化。對高脈沖能量長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現的，如三角波、各種異型波。這種控制方式，往往導致輸出激光脈沖的不穩定。隨著中小功率脈沖固體激光器的日益成熟，激光光束質量越來越好，脈沖穩定性越來越高，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、峰值功率可調的脈沖激光輸出，即可靈活地進行激光脈沖的裁剪，獲得各種不同形狀的激光脈沖，這一直是激光器領域急需解決的問題。
【發明內容】
[0003]本發明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，實現脈沖波形變化可調、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]本發明高功率脈沖可裁剪式固體激光器內容簡述: 本發明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式脈沖固體激光器，設有3 < η < 38臺脈沖固體激光器的基本激光發射模塊、時序電路控制模塊及光纖合束器，時序電路控制模塊控制各基本激光發射模塊的激光輸出，每一基本激光發射模塊的激光束通過光纖合束器進行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調的激光脈沖。
[0005]整個系統包括η (3 ^ n ^ 38)個激光發射基本模塊、時序電路控制器、一個光纖合束器，當時序電路控制模塊有η個輸出電信號tl，t2……tn，分別控制η (3 ^ n ^ 38)個激光發射基本模塊的激光輸出，實現時域上對激光脈沖輸出時間的控制，每個激光發射基本模塊的輸出激光，經過光學耦合系統，耦合進一根光纖中，通過光纖合束器，實現η(3^η^ 38)束激光的空間合束。
[0006]當時序電路控制器使3個激光基本模塊同相位輸出時，一個激光基本模塊的脈沖峰值功率為P瓦，3個激光基本模塊的輸出光束耦合進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。
[0007]當時序電路控制器使3個激光基本模塊的激光脈沖時間上部分疊加，且無間隙輸出時，獲得一個階梯形的光束輸出。
[0008]本發明高功率脈沖可裁剪式固體激光器，與現有的技術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定性，還可方便地獲得高平均功率激光束，并能有效的延長整個激光設備的使用壽命，降低成本。
[0009]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1是高功率脈沖可裁剪式固體激光器結構框圖；
圖2是3個激光基本模塊同相位輸出波形圖；
圖3是3個激光基本模塊時間上依次無間隙輸出波形圖；
圖4是由3個激光基本模塊獲得階梯型輸出波形圖。
[0010]【具體實施方式】
本發明高功率脈沖可裁剪式固體激光器是這樣實現的，高功率脈沖可裁剪式固體激光器是并聯式脈沖固體激光器，設有3 < η < 38臺脈沖固體激光器的基本激光發射模塊、時序電路控制模塊及光纖合束器，時序電路控制模塊控制各基本激光發射模塊的激光輸出，每一基本激光發射模塊的激光束通過光纖合束器進行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調的激光脈沖。
[0011]下面結合實施例及附圖作具體說明。
[0012]實施例1
見圖1，本發明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。整個系統包括η (3 < η < 38)個激光發射基本模塊、時序電路控制器、一個光纖合束器。
[0013]當時序電路控制模塊有η個輸出電信號tl，t2......tn，分別控制η (3≤η≤38)
個激光發射基本模塊的激光輸出，實現時域上對激光脈沖輸出時間的控制，每個激光發射基本模塊的輸出激光，經過光學耦合系統，耦合進一根光纖中，通過光纖合束器，實現η(3^η^ 38)束激光的空間合束。
[0014]實施例2
見圖2，當時序電路控制器使3個激光基本模塊同相位輸出時，如果一個激光基本模塊的脈沖峰值功率為P瓦，3個激光基本模塊的輸出光束稱合進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將提高3倍,為3ρ瓦。
[0015]實施例3
見圖3，當時序電路控制器使3個激光基本模塊的激光脈沖時間上依次無間隙輸出時，如果一個激光基本模塊的脈沖寬度為w秒、峰值功率為P瓦，3個激光基本模塊的輸出光束率禹合進入光纖合束器的輸入端后，光纖合束器輸出的激光脈沖寬度和脈沖能量都將提高3倍，脈沖的峰值功率仍為P瓦。
[0016]實施例4
當時序電路控制器使3個激光基本模塊的激光脈沖時間上部分疊加，且無間隙輸出時，可以獲得一個階梯形的光束輸出。
[0017]由以上三種情況可以看出，在本專利提供的激光合束系統中，只要由時序電路控制模塊輸出控制電平，就能讓擁有η (3≤η≤ 38)個激光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，由于各激光基本模塊脈沖的穩定性容易保證，輸出高能量的脈沖穩定性也可很好，即實現了高功率可剪裁式脈沖固體激光器。
[0018]本發明高功率脈沖可裁剪式固體激光器，它包括η (3 ≤ η ≤ 38)臺脈沖固體激光器的基本激光發射模塊、時序電路控制模塊、光纖合束器，時序電路控制模塊控制各基本激光發射模塊的激光輸出，每一基本激光發射模塊的激光束通過光纖合束器進行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調的激光脈沖。
[0019]通過對時序電路控制模塊對子單元的激光器進行激勵控制，以達到控制最終輸出激光的功率脈寬等，達到剪裁脈沖波形的目的。
[0020]要求當時序脈沖輸出同相位電平信號時，系統輸出一個平均功率不變，高峰值功率的輸出光束；
要求當時序脈沖輸出無間隙電平信號時，系統輸出一個平均功率不變，脈沖寬度倍化的輸出光束；
根據輸出需求，可任意控制時序電路，用以輸出平均功率不變的各類波形。
[0021]通過多個激光基本模塊拼裝而使系統穩定性增強，使用壽命延長，當某一激光基本模塊器發生損壞，并不會使整個系統停止工作，對損壞的激光基本模塊進行修理和替換就能恢復工作，同時降低了系統的維護成本。對能夠使用光纖傳輸的激光波長，該發明都能適用。特別是在可見光和近紫外光波長范圍內，該方法同時獲得高平均功率和高峰值功率激光束的性能價格比更高。
【權利要求】
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式脈沖固體激光器，設有3 < η < 38臺脈沖固體激光器的基本激光發射模塊、時序電路控制模塊及光纖合束器，時序電路控制模塊控制各基本激光發射模塊的激光輸出，每一基本激光發射模塊的激光束通過光纖合束器進行合束，最后獲得平均功率不變、脈沖形狀可裁剪、脈沖峰值功率可調的激光脈沖。
2.根據權利要求1所述的高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:整個系統設有η (3 < η < 38)個激光發射基本模塊、時序電路控制器和一個光纖合束器，當時序電路控制模塊有η個輸出電信號tl，t2……tn，分別控制η (3 < η < 38)個激光發射基本模塊的激光輸出，實現時域上對激光脈沖輸出時間的控制，每個激光發射基本模塊的輸出激光，經過光學耦合系統，耦合進一根光纖中，通過光纖合束器，實現η (3^η^ 38)束激光的空間合束。
3.根據權利要求1所述的高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:當時序電路控制器使3個激光基本模塊同相位輸出時，一個激光基本模塊的脈沖峰值功率為P瓦，3個激光基本模塊的輸出光束耦合進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。
4.根據權利要求1所述的高功率脈沖可裁剪式固體激光器，其特征在于:當時序電路控制器使3個激光基本模塊的激光脈沖時間上部分疊加，且無間隙輸出時，獲得一個階梯形的光束輸出。
【文檔編號】H01S3/23GK104037615SQ201410262800
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】朱曉, 朱廣志, 朱長虹, 王海林, 郭飛, 齊麗君 申請人:鞍山華科大激光科技有限公司, 華中科技大學