一種電光-機(jī)械復(fù)合的脈沖激光合束裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高功率激光器領(lǐng)域，具體涉及一種電光-機(jī)械復(fù)合的脈沖激光合束裝置。
【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(yùn)行的重復(fù)頻率，將會產(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(jī)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。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型人認(rèn)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。本實用新型提供一種電光-機(jī)械復(fù)合的脈沖激光合束裝置，本實用新型逆向利用機(jī)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(jī)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，本實用新型提供如下技術(shù)方案：
[0008]—種電光-機(jī)械復(fù)合的脈沖激光合束裝置，包括：電光偏轉(zhuǎn)器、機(jī)械偏轉(zhuǎn)器、2個驅(qū)動電路、至少3個激光器和同步機(jī)，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(jī)械偏轉(zhuǎn)器相配合，同步機(jī)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(jī)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(jī)械偏轉(zhuǎn)器的同一位置出射，并且傳輸方向相同。
[0009]進(jìn)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(jìn)一步，所述棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器包括電光晶體棱鏡。
[0011 ] 進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步，所述聲光偏轉(zhuǎn)器包括聲光晶體。
[0016]本實用新型的有益效果如下：
[0017]I、本實用新型的合束裝置和合束方法將機(jī)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；
[0018]2、將機(jī)械偏轉(zhuǎn)器、電光偏轉(zhuǎn)器與同步機(jī)相結(jié)合，驅(qū)動電路給電光偏轉(zhuǎn)器和機(jī)械偏轉(zhuǎn)器施加電壓，同步機(jī)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；
[0019]3、通過同步機(jī)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；
[0020]4、通過本實用新型的合束裝置可實現(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，將本實用新型的合束裝置進(jìn)行多級串聯(lián)即可實現(xiàn)；
[0021]5、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、光譜寬度、啁啾特性、幅度等特性。
【附圖說明】
[0022]圖I為本實用新型的合束裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型的數(shù)字編碼電光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖；
[0024]圖3為本實用新型的棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖；
[0025]圖4為本實用新型的漸變折射率電光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖；
[0026]圖5為本實用新型的四電極電光偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6為本實用新型的疇反轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7為本實用新型的聲光偏轉(zhuǎn)器合束示意圖。
[0029]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(jī)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(jī)，510—電光合束激光，520—電光合束激光，6—激光準(zhǔn)直元件，610—合束脈沖激光。
【具體實施方式】
[0030]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)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(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0031]實施例一：
[0032]如圖I所不，一種電光-機(jī)械復(fù)合的脈沖激光合束裝置，包括：電光偏轉(zhuǎn)器I、機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2、2個驅(qū)動電路、4個激光器、同步機(jī)5和激光準(zhǔn)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(jī)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(jī)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I、機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2和激光準(zhǔn)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(jī)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(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、光譜寬度、啁啾特性、幅度等特性。
[0033]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(jī)械偏轉(zhuǎn)器2偏轉(zhuǎn)角度大，本實用新型將兩者相結(jié)合，逆向利用電光偏轉(zhuǎn)器I和機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2對光的偏轉(zhuǎn)作用進(jìn)行合束，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。
[0034]—種利用如上所述的脈沖激光合束裝置進(jìn)行的合束方法，包括以下步驟：
[0035](I)激光器分為2組，每一組包括2個激光器，即激光器41和激光器42為一組，激光器43和激光器44為一組，激光器的輸出口與電光偏轉(zhuǎn)器I相對，激光器41、激光器42、激光器43和激光器44均由同步機(jī)5控制，在不同的時刻重復(fù)輸出脈沖激光，并且同一組的激光器全部輸出完之后再由另一組的激光器輸出，便于驅(qū)動電路32的施加電壓控制，減少電壓變換的次數(shù)；
[0036](2)激光器41輸出脈沖激光410，激光器42輸出脈沖激光420，激光器43輸出脈沖激光430，激光器44輸出脈沖激光440，當(dāng)由不同激光器輸出的脈沖激光入射到電光偏轉(zhuǎn)器I時，同步機(jī)5控制驅(qū)動電路31對電光偏轉(zhuǎn)器I施加不同的電壓，使各脈沖激光在電光偏轉(zhuǎn)器I中具有不同的傳輸路徑；
[0037](3)分別由激光器41和激光器42輸出的脈沖激光410和脈沖激光420在不同時刻由電光偏轉(zhuǎn)器I出射，并且出射位置為同一點，出射后脈沖激光410和脈沖激光420的傳輸方向相同，另一組與其相似，得到電光合束激光510和電光合束激光520，2束電光合束激光之間存在一定的夾角；
[0038]脈沖激光410、脈沖激光420、脈沖激光430和脈沖激光440均為重復(fù)頻率的脈沖激光，上述步驟僅描述了各個脈沖激光其中一個脈沖的合束過程，對于其余脈沖，只需重復(fù)上述步驟即可實現(xiàn)合束，快速有效的提高重復(fù)頻率和平均功率；
[0039](4)電光合束激光510和電光合束激光520先后經(jīng)過機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2，經(jīng)過機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2的偏轉(zhuǎn)后，由機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2的同一位置出射，出射后2束脈沖激光的傳輸方向相同，經(jīng)過激光準(zhǔn)直元件6，得到合束脈沖激光610。
[0040]將機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2、電光偏轉(zhuǎn)器I與同步機(jī)5相結(jié)合，驅(qū)動電路31和驅(qū)動電路32給電光偏轉(zhuǎn)器I和機(jī)械偏轉(zhuǎn)器2施加電壓，同步機(jī)5控制施加電壓的時刻，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。通過同步機(jī)5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610。通過本實用新型的合束裝置可實現(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，將本實用新型的合束裝置進(jìn)行多級串聯(lián)即可實現(xiàn)。
[0041]實施例二：
[0042]如圖2所示，與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是，電光偏轉(zhuǎn)器I為數(shù)字編碼電光偏轉(zhuǎn)器，包括電光晶體12和雙折射晶體11，合束的兩束脈沖激光分別為ο光和e光，即激光器41輸出的脈沖激光410為ο光，激光器42輸出的脈沖激光420為e光，由不同的位置入射到雙折射晶體11后，可合束為一束脈沖激光，然后當(dāng)其中一路脈沖激光經(jīng)過電光晶體12時，對電光晶體12施加半波電壓，使ο光或e光的偏振方向改變（即變?yōu)槿康摩瞎饣蛉康膃光），得到偏振方向相同的電光合束激光激光510。本實施例僅以脈沖激光410和脈沖激光420為例進(jìn)行說明，脈沖激光430和脈沖激光440的合束過程與其類似，不再贅述。
[0043]實施例三：
[0044]如圖3所示，與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是，所述電光偏轉(zhuǎn)器I為棱鏡電光偏轉(zhuǎn)器，包括電光晶體棱鏡13，驅(qū)動電路31的電極板與電光晶體棱鏡13的相互平行的上下底面相配合，電光晶體棱鏡13不局限與三棱鏡，任何具有2個平行的底面和兩個不平行的側(cè)面的棱鏡均可以，兩個不平行的側(cè)面為入射面和出射面，電光晶體棱鏡13為