一種電光-機械復(fù)合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，具體涉及一種電光-機械復(fù)合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(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行的重復(fù)頻率，將會產(chǎn)生嚴重的熱效應(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。對于高平均功率激光，應(yīng)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(xiàn)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(fù)頻率都是亟需解決的問題。
[0005]電光偏轉(zhuǎn)器一般具有較快的響應(yīng)速度，但偏轉(zhuǎn)量不大。機械偏轉(zhuǎn)器可以實現(xiàn)較大的偏轉(zhuǎn)量，但是響應(yīng)速度有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明人認為應(yīng)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(fù)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)明提供一種電光-機械復(fù)合的脈沖激光合束裝置及其方法，本發(fā)明逆向利用機械偏轉(zhuǎn)器和電光偏轉(zhuǎn)器產(chǎn)生的光偏轉(zhuǎn)，并將其與脈沖激光的特性以及同步機相結(jié)合，通過一級合束裝置即可實現(xiàn)多路脈沖激光合束。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]—種電光-機械復(fù)合的脈沖激光合束裝置，包括:電光偏轉(zhuǎn)器、機械偏轉(zhuǎn)器、2個驅(qū)動電路、至少3個激光器和同步機，其中I個所述驅(qū)動電路與所述電光偏轉(zhuǎn)器相配合，另I個所述驅(qū)動電路與所述機械偏轉(zhuǎn)器相配合，同步機與全部的驅(qū)動電路和激光器連接，所述激光器的輸出口與所述電光偏轉(zhuǎn)器相對，所述電光偏轉(zhuǎn)器和機械偏轉(zhuǎn)器依次沿脈沖激光傳輸?shù)姆较蚺帕?，所述激光器輸出的脈沖激光由所述機械偏轉(zhuǎn)器的同一位置出射，并且傳輸方向相同。
[0009]進一步，所述電光偏轉(zhuǎn)器為數(shù)字編碼電光偏轉(zhuǎn)器、棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器、漸變折射率電光偏轉(zhuǎn)器、四電極電光偏轉(zhuǎn)器、疇反轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)器或聲光偏轉(zhuǎn)器。
[0010]進一步，所述棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器包括電光晶體棱鏡。
[0011 ] 進一步，所述漸變折射率電光偏轉(zhuǎn)器包括具有克爾效應(yīng)和空間電荷效應(yīng)的電光晶體。
[0012]進一步，所述數(shù)字編碼偏轉(zhuǎn)器包括電光晶體和雙折射晶體。
[0013]進一步，所述四電極電光偏轉(zhuǎn)器包括電光晶體和4個電極板。
[0014]進一步，所述疇反轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)器包括具有疇結(jié)構(gòu)的電光晶體。
[0015]進一步，所述聲光偏轉(zhuǎn)器包括聲光晶體。
[0016]—種利用上述的脈沖激光合束裝置進行的合束方法，包括以下步驟:
[0017](I)激光器分為至少2組，激光器的輸出口與電光偏轉(zhuǎn)器相對，全部的激光器由同步機控制，在不同的時刻輸出脈沖激光；
[0018](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偏轉(zhuǎn)器時，同步機控制驅(qū)動電路對電光偏轉(zhuǎn)器施加不同的電壓；
[0019](3)每一組激光器輸出的脈沖激光由電光偏轉(zhuǎn)器出射，并且出射位置為同一點，出射后脈沖激光的傳輸方向相同，得到電光合束激光；
[0020](4)不同組的電光合束激光在不同時刻經(jīng)過機械偏轉(zhuǎn)器，并由機械偏轉(zhuǎn)器的同一位置出射，出射后脈沖激光的傳輸方向相同，得到合束脈沖激光。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022]1、本發(fā)明的合束裝置和合束方法將機械偏轉(zhuǎn)器和電光偏轉(zhuǎn)器的有點相結(jié)合，能實現(xiàn)較快掃描速度的同時又能實現(xiàn)較大的偏轉(zhuǎn)量，非常適合于需要大規(guī)模合束的情況；
[0023]2、將機械偏轉(zhuǎn)器、電光偏轉(zhuǎn)器與同步機相結(jié)合，驅(qū)動電路給電光偏轉(zhuǎn)器和機械偏轉(zhuǎn)器施加電壓，同步機控制施加電壓的大小和時刻，巧妙逆向利用2個偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)特性和脈沖激光的特點，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(fù)頻率和平均功率；
[0024]3、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]4、通過本發(fā)明的合束裝置可實現(xiàn)多路脈沖激光的合束，如需要更高重復(fù)頻率的脈沖激光，將本發(fā)明的合束裝置進行多級串聯(lián)即可實現(xiàn)；
[0026]5、激光器輸出的脈沖激光可以為重復(fù)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(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的數(shù)字編碼電光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器合束不意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的漸變折射率電光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的四電極電光偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明的疇反轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)不意圖；
[0033]圖7為本發(fā)明的聲光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖。
[0034]圖中一電光偏轉(zhuǎn)器，11 一雙折射晶體，12 —電光晶體，13 —電光晶體棱鏡，14一電光晶體，15—電光晶體，16—電光晶體，161—疇結(jié)構(gòu)，162—疇壁，163—自發(fā)極化方向，17一聲光晶體，2一機械偏轉(zhuǎn)器，31 一驅(qū)動電路，311 一電聲換能器，32一驅(qū)動電路，33一電極板，34—電極板，35—電場方向，36—電極板，37—電極板，38—電場方向，41 一激光器，42—激光器，43—激光器，44 一激光器，410—脈沖激光，420—脈沖激光，430—脈沖激光，440—脈沖激光，5—同步機，510—電光合束激光，520—電光合束激光，6—激光準直元件，610—合束脈沖激光。
【具體實施方式】
[0035]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，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)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(yīng)當屬于本申請保護的范圍。
[0036]實施例一:
[0037]如圖1所不，一種電光-機械復(fù)合的脈沖激光合束裝置，包括:電光偏轉(zhuǎn)器1、機械偏轉(zhuǎn)器2、2個驅(qū)動電路、4個激光器、同步機5和激光準直元件6，驅(qū)動電路31與電光偏轉(zhuǎn)器I相配合，驅(qū)動電路32與機械偏轉(zhuǎn)器2相配合，驅(qū)動電路31、驅(qū)動電路32和全部的激光器均與同步機5連接，4個激光器的輸出口均與電光偏轉(zhuǎn)器I相對，電光偏轉(zhuǎn)器1、機械偏轉(zhuǎn)器2和激光準直元件6依次沿脈沖激光傳輸?shù)姆较蚺帕?，所述激光器輸出的脈沖激光均由機械偏轉(zhuǎn)器2的同一位置出射，并且傳輸方向相同。激光器輸出的脈沖激光可以為重復(fù)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。
[0038]所述電光偏轉(zhuǎn)器I為數(shù)字編碼電光偏轉(zhuǎn)器、棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器、漸變折射率電光偏轉(zhuǎn)器、四電極電光偏轉(zhuǎn)器、疇反轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)器或聲光偏轉(zhuǎn)器。由于電光偏轉(zhuǎn)器I的響應(yīng)速度快，對其施加不同的電壓即可使激光偏轉(zhuǎn)不同的角度，機械偏轉(zhuǎn)器2偏轉(zhuǎn)角度大，本發(fā)明將兩者相結(jié)合，逆