一种多通道皮秒激光器及多通道皮秒激光生成方法技术

本发明专利技术公开了一种多通道皮秒激光器，其包括有一光纤皮秒种子源，光纤皮秒种子源输出的皮秒激光经过一脉冲选单模块进行脉冲选取处理后，通过第一分光单元分成第一路分支激光和第二路分支激光，其中：第一路分支激光依次经过第一路板条放大单元、第一光束整形单元和第一倍频单元处理后，通过第一输出单元输出A路激光；第二路分支激光依次经过二次脉冲选单模块、预放大单元、第二路板条放大单元、第二光束整形单元、第二倍频单元和第二分光单元进行处理后，通过第二输出单元输出B路激光、C路激光和D路激光。本发明专利技术含有4路皮秒激光输出，可降低薄膜太阳能光伏电池的生产成本，以及提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道皮秒激光器及多通道皮秒激光生成方法
本专利技术涉及皮秒激光器，尤其涉及一种多通道皮秒激光器及多通道皮秒激光生成方法。
技术介绍
薄膜太阳能光伏电池在生产制造过程中，在每层薄膜沉积后，均需对膜层进行刻蚀，使各个电池之间串联起来(即我们常说的P1/P2/P3制程)，这样，就能够根据电池宽度设定电池和模块的电流。同时，利用激光或其他方式对指定位置进行清边绝缘操作，以实现电池间的绝缘性。目前皮秒激光器用于薄膜太阳能光伏电池的生产制程效果最好。相对于纳秒激光光源来讲，皮秒激光具有更高的峰值功率，它与材料相互作用时，刻蚀部分热影响很小，产生“冷”加工的效果，避免不必要的热效应，无热影响区，且边缘光滑。但是，市面上常见的皮秒激光器绝大多数是单一波长输出，极少数厂家生产可以双波长切换输出的光源，而在薄膜太阳能光伏电池生产制造过程中，需要用到4种不同的激光参数，这样的话，需要配套最少3台皮秒激光器，而单台皮秒激光器的价格已经十分昂贵，一般企业很难承受如此大的生产成本压力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种含有4路皮秒激光输出，可用于执行薄膜太阳能光伏电池生产过程中的P1制程、P2制程、P3制程以及清边操作，进而降低企业的生产成本、提高生产效率的多通道皮秒激光器及多通道皮秒激光生成方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种多通道皮秒激光器，其包括有一光纤皮秒种子源，所述光纤皮秒种子源输出的皮秒激光经过一脉冲选单模块进行脉冲选取处理后，通过第一分光单元分成第一路分支激光和第二路分支激光，其中：所述第一路分支激光依次经过第一路板条放大单元、第一光束整形单元和第一倍频单元处理后，通过第一输出单元输出A路激光；所述第二路分支激光依次经过二次脉冲选单模块、预放大单元、第二路板条放大单元、第二光束整形单元、第二倍频单元和第二分光单元进行处理后，通过第二输出单元输出B路激光、C路激光和D路激光。优选地，所述光纤皮秒种子源与二次脉冲选单模块之间设有一同步延时器，所述同步延时器用于实现二次脉冲选单模块输入的第二路分支激光与光纤皮秒种子源输出的皮秒激光脉冲同步。优选地，所述A路激光的参数为：波长532nm，输出功率Pmax≥2.5W(@500kHz)，单脉冲能量≥5μJ，工作频率为500kHz，脉冲宽度≤15ps@500kHz，光束质量为M2≤1.3。优选地，所述B路激光的参数为：波长532nm，输出功率Pmax≥2.5W(@50kHz)，单脉冲能量50μJ，工作频率为50kHz，脉冲宽度≤15ps@50kHz，光束质量为M2≤1.3。优选地，所述C路激光参数为：波长532nm，输出功率Pmax≥50mW(@50kHz)，单脉冲能量≥1μJ，工作频率为50kHz，脉冲宽度≤15ps@50kHz，光束质量M2≤1.3。优选地，所述D路激光的参数为：波长1064nm，输出功率Pmax≥1.5W(@50kHz)，单脉冲能量≥30μJ，工作频率为50kHz，脉冲宽度≤15ps@50kHz，光束质量M2≤1.3。一种多通道皮秒激光生成方法，该方法基于一激光器实现，所述激光器包括有光纤皮秒种子源、脉冲选单模块、第一分光单元、第一路板条放大单元、第一光束整形单元、第一倍频单元、第一输出单元、二次脉冲选单模块、预放大单元、第二路板条放大单元、第二光束整形单元、第二倍频单元、第二分光单元和第二输出单元，所述方法包括如下步骤：步骤S1，所述光纤皮秒种子源输出的皮秒激光经过脉冲选单模块进行脉冲选取处理；步骤S2，将步骤S1处理后的激光通过第一分光单元分成第一路分支激光和第二路分支激光后，同时执行步骤S3和步骤S4；步骤S3，所述第一路分支激光依次经过第一路板条放大单元、第一光束整形单元和第一倍频单元处理后，通过第一输出单元输出A路激光；步骤S4，所述第二路分支激光依次经过二次脉冲选单模块、预放大单元、第二路板条放大单元、第二光束整形单元、第二倍频单元和第二分光单元进行处理后，通过第二输出单元输出B路激光、C路激光和D路激光。优选地，所述激光器还包括有一同步延时器，所述同步延时器设于所述光纤皮秒种子源与二次脉冲选单模块之间，藉由所述同步延时器实现二次脉冲选单模块输入的第二路分支激光与光纤皮秒种子源输出的皮秒激光脉冲同步。优选地，所述步骤S1中，所述光纤皮秒种子源用于输出30MHz皮秒激光，所述脉冲选单模块用于将30MHz皮秒激光选单处理为500kHz皮秒激光。优选地，所述A路激光为532nm绿光，所述B路激光为532nm绿光，所述C路激光为532nm绿光，所述D路激光为1064nm红外光，所述A路激光用于执行P2制程，所述B路激光用于执行P1制程，所述C路激光用于执行P3制程，所述D路激光用于执行清边操作。本专利技术公开的多通道皮秒激光器，其相比现有技术而言的有益效果在于，本专利技术通过板条放大技术、双晶串联光开关技术以及MOPA放大光路，开发出多通皮秒固体激光器，含有四路皮秒激光输出，每一路激光均对应薄膜太阳能光伏电池的一个生产制程，单台激光器即可满足整个生产过程对激光的需求，大大降低了企业的生产线成本，有效提高了生产效率，因此适合在本领域内推广应用，并具有较好的市场前景。附图说明图1为本专利技术多通道皮秒激光器的组成框图。图2为薄膜太阳能光伏电池结构示意图。图3为P1制程、P2制程、P3制程切割效果及电流走向示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作更加详细的描述。本专利技术公开了一种多通道皮秒激光器，请参照图1，其包括有一光纤皮秒种子源1，所述光纤皮秒种子源1输出的皮秒激光经过一脉冲选单模块2进行脉冲选取处理后，通过第一分光单元3分成第一路分支激光和第二路分支激光，其中：所述第一路分支激光依次经过第一路板条放大单元4、第一光束整形单元5和第一倍频单元6处理后，通过第一输出单元7输出A路激光；所述第二路分支激光依次经过二次脉冲选单模块8、预放大单元9、第二路板条放大单元10、第二光束整形单元11、第二倍频单元12和第二分光单元13进行处理后，通过第二输出单元14输出B路激光、C路激光和D路激光。本专利技术优选采用板条放大技术，相对于传统的棒状或块状的增益介质，板条晶体增益介质的厚度只有1mm，实现了近似一维的温度梯度分布，这种结构大大缓解了晶体的热效应，并且晶体采用铟焊方式与热沉结合，更加充分有效地进行热传导，理论上温度梯度只存在于1mm的厚度方向，而在垂直方向上温度分布近似均匀，因此这种方式可以承受400W以上的泵浦功率。同时，由于晶体的热效应很小，输出的激光光束质量得到很大改善，大量的实验数据表明输出为百瓦级的基频光，光束质量小于1.3。其次，由于板条晶体的通光孔径为1mm厚，10mm以上的宽度，因此在多程板条放大过程中被放大的信号光被整形成为一个长椭圆形光斑，不但可以保证良好的模式匹配，还降低了光斑峰值功率密度，确保光学元件不会受到损伤。此外，本专利技术采用高功率LD(半导体激光器)阵列泵浦，可以实现高功率激光输出，从而保证了每一路有足够的激光功率，而激光器本身的结构只是单台激光器，而非简单的四台激光器集成在一个机壳内部。本实施例中，对激光器各路输出控制的光开关，要求有足够的开关速度(几百微秒量级)，还要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道皮秒激光器，其特征在于，包括有一光纤皮秒种子源(1)，所述光纤皮秒种子源(1)输出的皮秒激光经过一脉冲选单模块(2)进行脉冲选取处理后，通过第一分光单元(3)分成第一路分支激光和第二路分支激光，其中：所述第一路分支激光依次经过第一路板条放大单元(4)、第一光束整形单元(5)和第一倍频单元(6)处理后，通过第一输出单元(7)输出A路激光；所述第二路分支激光依次经过二次脉冲选单模块(8)、预放大单元(9)、第二路板条放大单元(10)、第二光束整形单元(11)、第二倍频单元(12)和第二分光单元(13)进行处理后，通过第二输出单元(14)输出B路激光、C路激光和D路激光。

【技术特征摘要】
1.一种多通道皮秒激光器，其特征在于，包括有一光纤皮秒种子源(1)，所述光纤皮秒种子源(1)输出的皮秒激光经过一脉冲选单模块(2)进行脉冲选取处理后，通过第一分光单元(3)分成第一路分支激光和第二路分支激光，其中：所述第一路分支激光依次经过第一路板条放大单元(4)、第一光束整形单元(5)和第一倍频单元(6)处理后，通过第一输出单元(7)输出A路激光；所述第二路分支激光依次经过二次脉冲选单模块(8)、预放大单元(9)、第二路板条放大单元(10)、第二光束整形单元(11)、第二倍频单元(12)和第二分光单元(13)进行处理后，通过第二输出单元(14)输出B路激光、C路激光和D路激光。2.如权利要求1所述的多通道皮秒激光器，其特征在于，所述光纤皮秒种子源(1)与二次脉冲选单模块(8)之间设有一同步延时器(15)，所述同步延时器(15)用于实现二次脉冲选单模块(8)输入的第二路分支激光与光纤皮秒种子源(1)输出的皮秒激光脉冲同步。3.如权利要求1所述的多通道皮秒激光器，其特征在于，所述A路激光的参数为：波长532nm，输出功率Pmax≥2.5W(@500kHz)，单脉冲能量≥5μJ，工作频率为500kHz，脉冲宽度≤15ps@500kHz，光束质量为M2≤1.3。4.如权利要求1所述的多通道皮秒激光器，其特征在于，所述B路激光的参数为：波长532nm，输出功率Pmax≥2.5W(@50kHz)，单脉冲能量50μJ，工作频率为50kHz，脉冲宽度≤15ps@50kHz，光束质量为M2≤1.3。5.如权利要求1所述的多通道皮秒激光器，其特征在于，所述C路激光参数为：波长532nm，输出功率Pmax≥50mW(@50kHz)，单脉冲能量≥1μJ，工作频率为50kHz，脉冲宽度≤15ps@50kHz，光束质量M2≤1.3。6.如权利要求1所述的多通道皮秒激光器，其特征在于，所述D路激光的参数为：波长1064nm，输出功率Pmax≥1.5W(@50kHz)，单脉冲能量≥30μJ，工作频率为50kHz，脉冲宽度≤15ps@50kHz，光束质量M2≤1.3。7.一种多通道皮秒激光生成方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆京，鄢歆，艾庆康，
申请(专利权)人：北京莱泽光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11