激光脉冲的生成方法、激光组件、计算机存储介质技术

激光脉冲的生成方法、激光组件、计算机存储介质。一种用于利用激光组件来生成一系列激光脉冲的方法，所述激光组件至少包括两个反射部件、激光介质、以及光电调制器。所述方法包括以下步骤：按光放大模式操作所述激光组件，其中，提供放大的激光脉冲，并且运行脉冲提取序列。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上设及用于通过使用激光组件中的光电系统来生成一系列激光脉冲 (具体地，生成激光脉冲突发）的方法。
技术介绍
用于机械加工易碎材料的诸如银切和划线的既成机械方法通常不能满足工业需 要，或者需要广泛的后期处理来满足在质量和生产量方面的需要。现今，激光被日益用于机 械加工不同类型的材料。诸如烙化、汽化W及烙割的激光切割工艺被用于切割像金属和聚 合物的易延展材料。运些方法不适于切割透明或半透明材料，来满足所需高质量和特定切 割速度标准。 举例来说，如从D. Helie 和 R. Vallee 的"Micromachining of Thin Glass Plates with a Femtosecond Laser", Proc. of SPIE Vol. 7386, 738639, Photonics No;rth 2009 所 已知的，对于运种切割透明材料来说，可控碎裂技术是用于机械加工那些材料的完全适合 的方法。 当需要切割曲线和/或闭合整形内部特征时，可W使用激光直接烧蚀工艺。然而， 该直接烧蚀方法的烧蚀率（即，加工速度）与激光平均功率比例化，并且通常受限于每秒钟 几毫米（mm/s)。运种事实限制了激光直接烧蚀工艺的加工速度。 阳〇化]施加飞秒级激光成丝来机械加工玻璃基板是针对该直接烧蚀工艺的关注另选。在 玻璃裂开之前快速切割利用飞秒级激光脉冲预先加工样品的显示器玻璃的构思由Ahmed 等人提出（F. Ahmed, M. S. Lee,比 Sekit曰,"Displ曰y Gl曰SS Cuttin邑 by Femtosecond Laser induced single shot periodic void array", Appl.Phys. A(2008)93, 189-192)。在该研 究中实现的最大加工速度为15mm/s。该速度受限于空白之间的最小距离，因为其不能在空 白时段大于IOym时裂开样品。 通过丝状形成而导致的应力积聚和微缺陷被已知用于切割薄棚娃酸盐玻璃基板 并且用于根据不同类型的玻璃生产简单3D部件。 用于加工材料的上述方法的主要缺点是因可用激光功率、脉冲持续时间、重复频 率W及脉冲形状而造成的其可W达到的非常低的加工速度。加工影响（例如，相应材料中 的所造成的切割或破裂）主要取决于运些因素。 随着提供具有高重复率的一系列短或超短激光脉冲，可W W对应高的加工速度来 执行材料加工，如可W针对相同时段将大量脉冲施加至该材料。运种脉冲可W另外针对它 们的强度来调节。运样生成的短脉冲和利用普克尔斯盒（Pockels cell)的指定的开关 (switching)来连续调节它们的强度，例如在US 7649667B2中进行了描述。 通过使用运种方法，可在限定时间间隔施加限定数量的短脉冲（即，通过放大器 给出的）。然而，由于接通和断开普克尔斯盒的可能速度受限，因而，脉冲的生成由此受限。 而且，对于提供要射出的希望的激光功率来说，光放大的限定级别必须在射出每一个相应 的脉冲之前达到。 有关材料加工的另一方面设及一个单一激光脉冲对与该材料的交互作用的单个 影响（例如，所造成的破裂的大小）。运种影响不仅取决于脉冲持续时间和\或能量，而且 取决于连续脉冲之间的时间延迟。全部运些因素的同时可调节性受限于如上所述的现有技 术系统。对于像玻璃一样的相应具体材料来说，最优化（就更有效而言）设置是困难的，甚 或不能实现。
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的是，提供一种克服上述缺点的改进激光系统。 本专利技术的另一目的是，提供一种通过最优化激光参数，具体地，通过在材料处更有 效地产生加工效果来使能更快速加工材料的激光系统。 运些目的通过实现独立权利要求书的特征来实现。按另选或有利方式进一步开发 本专利技术的特征在相关专利权利要求书中进行了描述。 本专利技术总体上设及一种用于生成从放大的激光福射提取的一系列突发脉冲的方 法。提取该突发脉冲使用光电系统（具体地，普克尔斯盒系统），而且仅通过该该系统的一 个单一开关序列来实现。该光电系统优选地设置在激光谐振器中，并且被操作用于通过在 激光谐振器内部循环并且与累浦激光介质交互作用来保持放大的激光，例如，激光脉冲。另 选的是，生成激光脉冲突发可W利用包括根据现有技术已知的普克尔斯盒的任何其它种类 的合适激光系统的再生激光放大器来进行。 一般来说，采用普克尔斯盒形式的光电系统可W被视为电压控制波片，其中，双折 射的值可W W电子方式来调节，W生成希望相位延迟，具体地，有关S和P偏振光。运种双 折射成比例于所施加电场。 普克尔斯盒的原理功能在下面进行了示例性描述。普克尔斯盒在向该盒施加电压 时，例如通过造成发送光束的正交偏振分量（部分）的相位延迟，使能改变该射束的偏振。 在没有施加场的情况下，在该光束的正交偏振分量之间的相位延迟方面不存在差 异，因为折射率对于偏振方向来说相同，所W该发送光中不存在偏振变化。然而，施加电场 产生彼此按90度的快轴和慢轴。针对具有沿运两个方向的偏振部分的射束的速度差，随着 电压施加，延迟了一个偏振分量相对于另一个的相位，由此，改变射出射束的偏振状态。 该相对相位延迟O由W下表达式给出： 运里，A n是双折射率（针对光的两个偏振的折射率之差），L是晶体长度，而入 是波长。 具有沿正交方向的偏振方向的光的射出强度取决于An的大小。对于按45°向普 克尔斯盒的快轴和慢轴投射的线性偏振光来说，具有和入射光相同的偏振方向的发送强度 (其是将通过平行偏振器发送的强度）通过针对Tl I的表达式给出；通过交叉偏振器发送的 强度通过针对的表达式给出： 一般来说，发送光W楠圆方式偏振。对于在延迟O为31/2,或者四分之一波长值 时的特定情况来说，发送光W圆形方式偏振；当延迟O为n (其是半波延迟值）时，发送光 的偏振被旋转90°。设及针对普克尔斯盒的电场的感应折射率变化An的表达式具有W下 形式：/ 阳02引其中，r。是光电系数，E是随着一施加电压V的施加而由晶体经历的电场，而n。是 寻常折射率。对于例如与BBO普克尔斯盒一起使用的横向配置来说，E = V/d，其中，V是施 加电压，而d是电极间隔。在半波电压相位延迟?等于n，并由此： 应注意到，针对横向场普克尔斯盒的半波电压成比例于d/l，即，电极间距除W晶 体长度。对于纵向普克尔斯盒来说，半波电压独立于晶体长度。 本专利技术设及一种用于利用激光组件（具体地，激光谐振器或再生放大器）来生成 一系列激光脉冲（激光脉冲突发）的方法。该激光组件包括至少两个反射部件。具体地， 其中一个反射部件可W关于一限定的波长部分透明，例如，关于累浦光部分透明，并且可W 在激光组件（谐振器）内部反射放大的激光的一波长。另选的是或者另外，其中一个反射 部件可W采用偏振选择部件的形式，具体地，偏振分束器立方体或薄膜偏振器，W从该组件 提取至少一部分激光福射。 该激光组件还包括激光介质和光电调制器，具体地，普克尔斯盒，W提供偏振和/ 或相位的电压控制变化。 该光电调制器和激光介质具体设置在两个反射部件之间，由此提供谐振器。换句 话说，该反射端部件，例如，（半透明）镜子，构建另外包括激光介质的激光谐振器。该光电 调制器可W按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用激光组件(10)、具体地利用激光谐振器或再生放大器来生成一系列激光脉冲的方法，所述激光组件(10)至少包括：·两个反射部件(16、26)，具体地，其中一个反射部件关于限定的波长部分透明；·激光介质(17)；以及·光电调制器(15)，具体地，普克尔斯盒(15)，该光电调制器用于提供偏振和/或相位的电压控制变化，该方法包括以下步骤：·通过以下方式按光放大模式操作所述激光组件(10)：向所述光电调制器(15)施加放大电压，并由此以限定的循环时间在所述激光组件(10)中提供引入的种子激光脉冲的循环，并且在每一次循环期间因与所述激光介质(17)交互作用而放大所述种子激光脉冲(20)，其中，提供放大的激光脉冲，以及·通过改变施加至所述光电调制器(15)的所述放大电压来运行用于从所述激光组件提取至少一个激光脉冲(21)的脉冲提取序列，其特征在于通过参照所述放大电压施加限定的电压变化(40)来运行所述脉冲提取序列达限定时段，其中，调节所述电压的变化，使得·通过在所述时段内施加中间电压来在所述光电调制器(15)一侧上生成至少一个中间开关状态，所述中间开关状态由所述光电调制器(15)提供所述放大的激光辐射的偏振的特定变化，·通过在所述时段结束时施加最终提取电压来在所述光电调制器(15)一侧上生成最终开关状态，·针对所述放大的激光脉冲的至少一个相应的中间循环，提供所述放大的激光脉冲与处于所述至少一个中间开关状态的所述光电调制器(15)的至少一个中间交互作用，以及·针对所述放大的激光脉冲的、接续所述至少一个中间循环的循环，提供所述放大的激光脉冲与处于所述最终开关状态的所述光电调制器(15)的最终交互作用，以使根据所述放大的激光脉冲在每一个循环与处于相应开关状态的所述光电调制器(15)的所述交互作用来提取一系列的至少两个激光脉冲。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·富克斯，M·施密特，H·阿达米茨，J·奥斯德奥，
申请(专利权)人：高质激光有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT