一种多通道声光复合调Q光源及调Q方法技术

本发明专利技术属于光电子及激光技术领域，涉及一种多通道声光复合调Q光源及调Q方法，包括输出镜，设置在输出镜一侧的全反镜，增益介质设置在输出镜和全反镜之间，声光调制模块设置在输出镜和增益介质之间；本发明专利技术较传统的声光调Q方式存在以下优点：(1)极大的提高了声光调制模块在调Q激光器的利用率，实现了调Q信号在开关的同时，均有巨脉冲激光的输出。(2)利用该方法，采用多声光调制器级联的方式，可以实现2nf(f为声光调制器的重复频率)重复频率的快速的倍增，满足更高重频激光工业加工的要求。(3)本方法所实现的声光复合激光调Q光源在实现单脉冲能量不变、重复频率提升的同时，光源结构更加紧凑，抗干扰能力强，性价比更高。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道声光复合调Q光源及调Q方法
本专利技术属于光电子及激光
，更具体地，涉及一种多通道声光复合调Q光源及调Q方法。
技术介绍
调Q技术的出现和发展是激光发展历史上的一个重要突破。它是将连续或者长脉冲的激光能量压缩到时间宽度极窄的脉冲并发射输出，从而实现峰值功率极高的一种激光脉冲调制技术。具体来说，调Q技术是通过某种方法使谐振腔损耗δ按规定程序变化，在泵浦激励刚开始的时候，先使光腔有高损耗状态，激光器由于阈值太高，不能产生激光震荡，使得上能级粒子数可以大量积累，当积累到饱和值时，腔损耗突然降低，阈值也就突然降低，这时反转集居数大大的超过阈值，此时受激辐射迅速的增强。于是在短时间内大部分上能级粒子数储存的能量转变为激光能量，在输出端产生一个激光巨脉冲输出。传统的调Q技术主要采用声光调Q、电光调Q、转镜调Q等方法。其中，声光调Q和电光调Q技术已经成为激光调Q激光光源的主流，并广泛地应用到激光工业加工领域(激光标刻、激光刻蚀、激光毛化等)、激光测量领域等各种领域，尤其是声光调Q技术在高重复频率的运行中存在明显的优势。然而随着激光工业加工对加工效率不断提升需求的快速发展，现有的固体激光器声光调Q技术依然存在如下几个问题：(1)对于传统的激光调Q方式，在注入功率不变的条件下，随着重复频率增加，输出的单脉冲能量会大幅减小，无法满足调Q脉冲在高重复频率加工工艺参数的技术要求。(2)随着激光重复频率的提高，激光调Q器件的电气开关速度已经无法满足实际应用的要求，因此需要寻求新的控制技术。可见，随着激光工业加工的快速发展，对高重复频率的新型激光调Q技术的需求也愈发迫切。
技术实现思路
针对实际应用的需求和现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提出了一种新型的声光复合调Q的方法及相关实现方案，旨在解决现有技术中在增加重复频率的同时，单脉冲能量降低的技术难题，满足激光工业加工中，对高重复频率脉冲能量不变的激光光源的迫切需求。一种多通道声光复合调Q光源，其特征在于，包括输出镜，设置在输出镜一侧的全反镜，增益介质设置在输出镜和全反镜之间，声光调制模块设置在输出镜和增益介质之间；所述全反镜包括第一全反镜和第二全反镜，所述输出镜和所述第一全反镜平行放置，与声光调制模块构成第一激光谐振腔，所述第二全反镜光轴与正一级或负一级布拉格衍射输出光方向重合，与输出镜和声光调制模块构成第二激光谐振腔。增益介质包括激光增益介质和激光增益介质，声光调制模块与第一全反镜的轴线上有激光增益介质，声光调制模块与第二全反镜的轴线上放置相同的激光增益介质。一种多通道声光复合调Q光源，其特征在于，包括输出镜，设置在输出镜一侧的全反镜，增益介质设置在输出镜和全反镜之间，声光调制模块设置在输出镜和增益介质之间；所述声光调制模块为多个，分别是第一声光调制模块，成对的第1-1声光调制模块、第1-2声光调制模块；成对的第2-1声光调制模块、第2-2声光调制模块；成对的第2-3声光调制模块、第2-4声光调制模块；……；成对的第n-(2n-1)声光调制模块、第n-2n声光调制模块；所述增益介质多个，分别是成对的第n-1激光增益介质、第n-2激光增益介质；成对的第n-3激光增益介质、第n-4激光增益介质；……；成对的第n-(2n+1-1)激光增益介质、第n-2n+1激光增益介质；所述全反镜包括成对的第n-1全反镜、第n-2全反镜；成对的第n-3全反镜、第n-4全反镜；……；成对的第n-(2n-1)全反镜、第n-2n全反镜；其中n为正整数；所述第n-1声光调制模块和第n-1激光增益介质、第n-2激光增益介质构成第1个调制组件，第n-2声光调制模块和第n-3激光增益介质、第n-4激光增益介质构成第2个调制组件；……；第n-(2n)声光调制模块和第n-(2n+1-1)激光增益介质、第n-(2n+1)激光增益介质构成第n个调制组件。在上述的一种多通道声光复合调Q光源，所述输出镜(1)和所述第n-2n+1全反镜平行放置，并与第n-2n声光调制模块，与第n-2n+1激光增益介质构成第一激光谐振腔；所述第n-(2n+1-1)全反镜光轴与正一级或负一级布拉格衍射输出光方向重合，与输出镜、第n-(2n+1-1)激光增益介质和第n-2n声光调制模块构成第二激光谐振腔；……；所述第n-1全反镜光轴与正一级或负一级布拉格衍射输出光方向重合，与输出镜(1)、第n-1激光增益介质和第n-1声光调制模块构成第2n+1激光谐振腔。一种采用多通道声光复合调Q光源进行声光复合调Q的方法，其特征在于，包括：步骤1、当加入超声场时，由布拉格衍射作用+1级衍射光方向的第二谐振腔打开，0级衍射光方向的第一谐振腔处于关闭的状态，第一谐振腔内损耗大，腔内激光增益介质开始进行反转粒子数的积累。步骤2、当反转粒子数不断累积至最值ΔNi时,声光调制模块内的超声场撤除,第一谐振腔内的损耗阈值降低，谐振腔内的光子数快速增加，实现了一个脉冲宽度为Δτp的调Q脉冲的输出。步骤3、声光调制器向+1级衍射光的通道关闭，此时第二谐振腔内的阈值变高，第二谐振腔内激光增益介质开始进行粒子数的积累。步骤4、当激光增益介质的反转粒子数累积至最值ΔNi,声光调制器内超声信号打开，声光调制器向+1级衍射光的通道再次开启，相当于此时第二谐振腔内的阈值降低，脉冲宽度为Δτp的调Q脉冲经输出镜输出；步骤5、当超声场的第二个开关周期的关闭周期时，相对于0级衍射光的通道再次开启，由于第一谐振腔内的损耗阈值突然降低，在0级衍射光方向形成脉冲宽度为Δτp的巨脉冲，经输出镜输出，又得到一个Φmax的巨脉冲。步骤6、重复步骤1-5，最终形成了重复频率为传统调Q激光器两倍的激光脉冲的输出，且在声光调“Q开关”的“开”和“关”周期，均有高能量脉冲输出。本专利技术较传统的声光调Q方式存在以下优点：(1)利用一套声光调制模块实现了两路调Q脉冲的激光输出，在单脉冲能量不变的基础上，将输出脉冲的重复频率提升了一倍。(2)极大的提高了声光调制模块在调Q激光器的利用率，实现了调Q信号在开关的同时，均有巨脉冲激光的输出。(3)利用该方法，采用多声光调制器级联的方式，可以实现2nf(f为声光调制器的重复频率)重复频率的快速的倍增，满足更高重频激光工业加工的要求。(4)本方法所实现的声光复合激光调Q光源在实现单脉冲能量不变、重复频率提升的同时，光源结构更加紧凑，抗干扰能力强，性价比更高。附图说明图1是两通道声光复合调Q激光光源的示意图。图2是两通道声光复合调Q工作特性原理图及时序图。图3是四通道声光复合调Q激光光源的示意图。图4是四通道声光复合调Q工作特性原理图及时序图。图5是四通道高重频声光复合调Q工作特性原理图及时序图。具体实施方式为了更进一步的说明本专利技术，实施例提供一种结构紧凑的声光复合调Q光源，现结合附图和具体实例详述如下：实施例1：如图1所示，本专利技术提供了一种结构紧凑的声光复合调Q的激光光源，具体实施参数包括：透过率为5％～60％的输出镜1，第一全反镜2，第二全反镜3，第一和第二全反镜可以是平面镜也可以是凹面反射镜。激光增益介质4，可以为Nd:YAG，Yb:YAG，Nd:YVO4等标准的激光材料，声光调制模块5，包括射频驱动电源、LN晶体作压电换能器、采用熔石英/氧化碲作为声光互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道声光复合调Q光源，其特征在于，包括输出镜(1)，设置在输出镜(1)一侧的全反镜，增益介质设置在输出镜(1)和全反镜之间，声光调制模块(5)设置在输出镜(1)和增益介质之间；所述全反镜包括第一全反镜(2)和第二全反镜(3)，所述输出镜(1)和所述第一全反镜(2)平行放置，与声光调制模块(5)构成第一激光谐振腔(6)，所述第二全反镜(3)光轴与正一级或负一级布拉格衍射输出光方向重合，与输出镜(1)和声光调制模(5)块构成第二激光谐振腔(7)；增益介质包括激光增益介质(4‑1)和激光增益介质(4‑2)，声光调制模块(5)与第一全反镜(2)的轴线上有激光增益介质(4‑1)，声光调制模块(5)与第二全反镜(3)的轴线上放置相同的激光增益介质(4‑2)。

【技术特征摘要】
1.一种多通道声光复合调Q光源，其特征在于，包括输出镜(1)，设置在输出镜(1)一侧的全反镜，增益介质设置在输出镜(1)和全反镜之间，声光调制模块(5)设置在输出镜(1)和增益介质之间；所述全反镜包括第一全反镜(2)和第二全反镜(3)，所述输出镜(1)和所述第一全反镜(2)平行放置，与声光调制模块(5)构成第一激光谐振腔(6)，所述第二全反镜(3)光轴与正一级或负一级布拉格衍射输出光方向重合，与输出镜(1)和声光调制模(5)块构成第二激光谐振腔(7)；增益介质包括激光增益介质(4-1)和激光增益介质(4-2)，声光调制模块(5)与第一全反镜(2)的轴线上有激光增益介质(4-1)，声光调制模块(5)与第二全反镜(3)的轴线上放置相同的激光增益介质(4-2)。2.一种多通道声光复合调Q光源，其特征在于，包括输出镜(1)，设置在输出镜(1)一侧的全反镜，增益介质设置在输出镜(1)和全反镜之间，声光调制模块(5)设置在输出镜(1)和增益介质之间；所述声光调制模块(5)为多个，分别是第一声光调制模块，成对的第1-1声光调制模块、第1-2声光调制模块；成对的第2-1声光调制模块、第2-2声光调制模块；成对的第2-3声光调制模块、第2-4声光调制模块；……；成对的第n-(2n-1)声光调制模块、第n-2n声光调制模块；所述增益介质多个，分别是成对的第n-1激光增益介质、第n-2激光增益介质；成对的第n-3激光增益介质、第n-4激光增益介质；……；成对的第n-(2n+1-1)激光增益介质、第n-2n+1激光增益介质；所述全反镜包括成对的第n-1全反镜、第n-2全反镜；成对的第n-3全反镜、第n-4全反镜；……；成对的第n-(2n+1-1)全反镜、第n-2n+1全反镜；其中n为正整数；所述第n-1声光调制模块和第n-1激光增益介质、第n-2激光增益介质构成第1个调制组件，第n-2声光调制模块和第n-3激光增益介质、第n-4激光增益介质构成第2个调制组件；……；第n-(2n)声光调制模块和第n-(2n+1-1)激光增益介质、第n-2n+1激光增...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里克谢·卡扎洛夫，钱晓锋，陆晓明，
申请(专利权)人：武汉市威佳激光有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42