一種激光器輸出的控制方法及激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種激光器輸出的控制方法及激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，激光器是指通過(guò)其內(nèi)置的聲光Q開(kāi)關(guān)控制輸出光脈沖的激光器，具體的，激光器在栗浦開(kāi)始時(shí)使其諧振腔處在低Q值狀態(tài)，使諧振腔內(nèi)的振蕩不能生成，當(dāng)激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)就至積累到最大值時(shí)，突然使聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓上升至最大值，諧振腔內(nèi)振蕩迅速建立起來(lái)，在極短的時(shí)間內(nèi)激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)被消耗，轉(zhuǎn)變?yōu)橹C振腔內(nèi)的光能量，在諧振腔的輸出端以單一脈沖形式將能量釋放出來(lái)，并且單一脈沖的峰值和功率均很高。
[0003]當(dāng)單一脈沖釋放完成后，聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓回調(diào)至低值，重新累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，生成下一個(gè)單一脈沖。由于在聲光Q開(kāi)關(guān)的一個(gè)工作周期內(nèi)，其只輸出的一個(gè)單一脈沖，單一脈沖不單單峰值和功率高，輸出的時(shí)間也比較長(zhǎng)，當(dāng)單一光脈沖直接打被加工物體上，容易成造在被加工物體面附近的熱量堆積導(dǎo)致被加工物體形變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種激光器輸出的控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在聲光Q開(kāi)關(guān)的同一工作周期內(nèi)輸出至少兩個(gè)光脈沖，并且單個(gè)光脈沖的能量低，輸出時(shí)間短。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種激光器輸出的控制方法，包括使所述激光器的栗浦源，向所述激光器的諧振腔內(nèi)輸入栗浦光；在所述激光器的增益介質(zhì)吸收存儲(chǔ)所述栗浦光累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的過(guò)程中，以及在聲光Q開(kāi)關(guān)的工作周期內(nèi)，提高所述激光器的聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流，并以在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前，所述激光器滿足諧振腔起振條件，所述激光器輸出第一光脈沖；在所述激光器輸出第一光脈沖后，繼續(xù)在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的工作周期內(nèi)提高所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流，以在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前所述激光器再次滿足諧振腔起振條件，所述激光器輸出第二光脈沖。
[0006]其中，所述諧振腔起振條件為所述激光器的諧振腔內(nèi)增益系數(shù)大于所述激光器的諧振腔內(nèi)部損耗系數(shù)。
[0007]其中，在所述激光器輸出第一光脈沖或所述激光器輸出第二光脈沖之后，所述激光器的諧振腔內(nèi)增益系數(shù)均下降；所述諧振腔內(nèi)增益系數(shù)的增加速度隨著所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流增加而增加，所述聲光Q開(kāi)關(guān)的Q值隨著所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓的增加而增加，所述激光器的諧振腔內(nèi)部損耗系數(shù)隨著聲光Q開(kāi)關(guān)的Q值的增加而減小。
[0008]其中，所述方法還包括:在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓到達(dá)其最大承受電壓，并且所述增益介質(zhì)的激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子消除后，將所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓下調(diào)至第一預(yù)定值，所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流下調(diào)至第二預(yù)定值，并返回所述在所述增益介質(zhì)吸收存儲(chǔ)所述栗浦光以使所述增益介質(zhì)的激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)累積的過(guò)程中，提高所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓以提高所述聲光Q開(kāi)關(guān)的Q值和/或提高所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流的步驟。
[0009]其中，在所述激光器輸出第一光脈沖時(shí)，所述方法還包括:使所述第一光脈沖打到被加工物體上；在所述激光器輸出第二光脈沖時(shí)，所述方法還包括:使所述第二光脈沖打到被加工物體上。
[0010]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種激光器，包括:高反射率反射光纖光柵、低反射率反射光纖光柵、聲光Q開(kāi)關(guān)、栗浦源、控制器和增益介質(zhì)，所述高反射率反射光纖光柵、增益介質(zhì)和低反射率反射光纖光柵相構(gòu)成諧振腔，所述聲光Q開(kāi)關(guān)和栗浦源均設(shè)置于所述諧振腔內(nèi)，所述控制器分別與所述聲光Q開(kāi)關(guān)、栗浦源和增益介質(zhì)連接；所述栗浦源，用于向所述諧振腔輸入栗浦光；所述增益介質(zhì)，用于存儲(chǔ)所述栗浦光，累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)；所述控制器，用于在所述增益介質(zhì)累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的過(guò)程中，以及在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的工作周期內(nèi)，提高所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流，以在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前，所述激光器滿足諧振腔起振條件，所述激光器輸出第一光脈沖；在所述激光器輸出第一光脈沖后，繼續(xù)在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的工作周期內(nèi)提高所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流，以在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到最大承受電壓之前所述激光器再次滿足諧振腔起振條件，所述激光器輸出第二光脈沖；
[0011]其中，所述諧振腔起振條件為所述激光器的諧振腔內(nèi)增益系數(shù)大于所述激光器的諧振腔內(nèi)部損耗系數(shù)。
[0012]其中，在所述激光器輸出第一光脈沖或所述激光器輸出第二光脈沖之所述激光器輸出每一個(gè)光脈沖后，所述激光器的諧振腔內(nèi)增益系數(shù)均下降；所述諧振腔內(nèi)增益系數(shù)的增加速度隨著所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流增加而增加，所述聲光Q開(kāi)關(guān)的Q值隨著所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓的增加而增加，所述激光器的諧振腔內(nèi)部損耗系數(shù)隨著聲光Q開(kāi)關(guān)的Q值的增加而減小。
[0013]其中，所述控制器還用于:在所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓到達(dá)其最大承受電壓，并且所述增益介質(zhì)的激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子被消除后，將所述聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓下調(diào)至第一預(yù)定值，所述栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流下調(diào)至第二預(yù)定值。
[0014]其中，所述增益介質(zhì)包括氦氣、氖氣、紅寶石、砷化鎵、硫化鉻硫化鋅、稀土粒子和氬離子。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明在激光器的增益介質(zhì)吸收存儲(chǔ)栗浦光，累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的過(guò)程中，提高激光器的聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流，以在聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前激光器滿足諧振腔起振條件，激光器輸出第一光脈沖；在輸出第一光脈沖后，在聲光Q開(kāi)關(guān)的同一工作周期內(nèi)，繼續(xù)提高聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流，以在聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前激光器再次滿足諧振腔起振條件，激光器輸出第二光脈沖，其中，由于第一光脈沖和第二光脈沖均是聲光Q開(kāi)關(guān)的同一個(gè)工作周期內(nèi)輸出的，實(shí)現(xiàn)在聲光Q開(kāi)關(guān)的同一工作周期內(nèi)輸出至少兩個(gè)光脈沖，并且單個(gè)光脈沖的能量低，輸出時(shí)間短。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明激光器實(shí)施方式的示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明激光器實(shí)施方式中在聲光Q開(kāi)關(guān)一個(gè)工作周期內(nèi)輸出一個(gè)光脈沖、兩個(gè)光脈沖和三個(gè)光脈沖的不意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明激光器實(shí)施方式中調(diào)節(jié)激光器的聲光Q開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高栗浦源的驅(qū)動(dòng)電流產(chǎn)生多個(gè)光脈沖的示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明激光器輸出的控制方法實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021 ] 請(qǐng)參閱圖1，激光器20包括高反射率反射光纖光柵21、低反射率反射光纖光柵22、聲光Q開(kāi)關(guān)23、栗浦源24、控制器25和增益介質(zhì)26，高反射率反射光纖光柵21、低反射率反射光纖光柵22和增益介質(zhì)26構(gòu)成諧振腔221，聲光Q開(kāi)關(guān)23和栗浦源24均設(shè)置于諧振腔221內(nèi)，控制器25分別與聲光Q開(kāi)關(guān)23、栗浦源24和增益介質(zhì)26連接。
[0022]栗浦源24，用于向諧振腔221輸入栗浦光。增益介質(zhì)26，用于存儲(chǔ)栗浦光，累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)?？刂破?5，用于在增益介質(zhì)26累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)的過(guò)程中以及在聲光Q開(kāi)關(guān)23的工作周期內(nèi)，提高聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高栗浦源24的驅(qū)動(dòng)電流，以在聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前激光器滿足諧振腔221起振條件，激光器輸出第一光脈沖，在激光器輸出第一光脈沖后，繼續(xù)在聲光Q開(kāi)關(guān)23的工作周期內(nèi)提高聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高栗浦源24的驅(qū)動(dòng)電流，以在聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到最大承受電壓之前激光器再次滿足諧振腔221起振條件，激光器輸出第二光脈沖。
[0023]第一光脈沖和第二光脈沖均是在同一個(gè)聲光Q開(kāi)關(guān)的工作周期內(nèi)并且在聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓到達(dá)最大承受電壓之前所輸出的，因此，第一光脈沖和第二光脈沖的能量不是最大，并且單個(gè)脈沖的作用時(shí)間也縮短了，當(dāng)?shù)谝还饷}沖和第二光脈沖打到被加工物體上，可有效避免在被加工物體面附近積累熱量導(dǎo)致被加工物體變。
[0024]需要說(shuō)明的是:在激光器輸出第二光脈沖后，控制器25還可以繼續(xù)提高聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓和/或提高栗浦源24的驅(qū)動(dòng)電流，并且在聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到其最大承受電壓之前，以使激光器又滿足諧振腔221起振條件，激光器輸出第三光脈沖，如圖2所示，圖2表示在聲光Q開(kāi)關(guān)的一個(gè)工作周期內(nèi)輸出單個(gè)光脈沖、二個(gè)光脈沖和三個(gè)光脈沖的示意圖；當(dāng)然，在聲光Q開(kāi)關(guān)的一個(gè)工作周期內(nèi)不僅可以輸出單個(gè)脈沖、二個(gè)光脈沖和三個(gè)光脈沖，也可以輸出四個(gè)光脈沖、五個(gè)光脈沖、六個(gè)光脈沖等等更多個(gè)的光脈沖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)控制聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓和栗浦源24的驅(qū)動(dòng)電流的增幅，以滿足在聲關(guān)Q開(kāi)關(guān)的一個(gè)工作周期激光器輸出所需要數(shù)量的光脈沖。
[0025]由于激光器在輸出第一光脈沖和第二光脈沖時(shí)，聲光Q開(kāi)關(guān)23均沒(méi)有達(dá)到其最大承受電壓，因此，增益介質(zhì)26中累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)只是部分釋放，沒(méi)有全部釋放，有利于為一下光脈沖累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，如圖3所示。在本實(shí)施方式中，諧振腔221起振條件為激光器的諧振腔221內(nèi)增益系數(shù)大于激光器的諧振腔221內(nèi)部損耗系數(shù)。聲光Q開(kāi)關(guān)的最大承受電壓是指聲光Q開(kāi)關(guān)可承受的最大電壓，當(dāng)電壓超過(guò)最大承受電壓，聲光Q開(kāi)關(guān)就會(huì)損壞。另外，在激光器輸出第一光脈沖或激光器輸出第二光脈沖之后，激光器的諧振腔221內(nèi)增益系數(shù)均下降。諧振腔221內(nèi)增益系數(shù)的增加速度隨著栗浦源24的驅(qū)動(dòng)電流增加而增加，聲光Q開(kāi)關(guān)23的Q值隨著聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓的增加而增加，激光器的諧振腔221內(nèi)部損耗系數(shù)隨著聲光Q開(kāi)關(guān)23的Q值的增加而減小。
[0026]進(jìn)一步的，在聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓到達(dá)其最大承受電壓，并且增益介質(zhì)26的激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子消除后，聲光Q開(kāi)關(guān)23的一個(gè)工作周期完成后，控制器25將聲光Q開(kāi)關(guān)23的驅(qū)動(dòng)電壓下調(diào)至第一預(yù)定值，栗浦源24的驅(qū)動(dòng)電流下調(diào)至第二預(yù)定值，增益介質(zhì)26重新累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子。其中，第一預(yù)定值為較低數(shù)值，換而言之，在剛開(kāi)始累積激光上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)時(shí)，降低聲光Q開(kāi)關(guān)