一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法，包括以下步骤：将发出的激光进行扩束；将扩束后的激光利用全息图进行调制，得到预设光场分布的多光束激光；将多光束激光进行能量放大，得到高功率的多光束激光；能够灵活调控光束并进行功率放大，能够满足多种激光应用，是一种具有高灵活性、高功率、高质量的激光器技术，能够很好满足柔性制造的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法
本专利技术属于激光放大及激光应用
，特别涉及一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法。
技术介绍
激光加工具有精度高、热影响区小、加工材料范围广等多个特点，广泛应用于工业加工领域。而激光器是激光加工中必不可少的关键部件，决定了激光加工的精度水平。而在激光加工领域中，往往需要加工各种形状与数量的大面积群孔，这些群孔对微孔的精度与质量如深径比、圆度以及锥度等要求极高，并且也需要较高的整体加工效率。并且，研究表明，不同光场分布如贝塞尔光、矢量光、平顶光以及超高斯光等对于激光加工会有不同的加工效果，可以进一步提升激光加工的精度和质量。因此，采用不同光场分布的多光束激光来进行激光加工能实现高精度、高质量、高效率的激光加工。目前国内外所生产的激光器所发射的激光均为单点高斯分布光束，激光加工过程中往往存在加工效率低、能量利用率低和适应差等不足，因此在激光出射后往往需要加入各种复杂光学元件来进行光束整形与激光分束，且由于空间光调制器、数字微镜器件等光学整形元件的损伤阈值有限，安装在激光器外会限制光束整形后的能量，由此难以实现高功率、高效率、高精度的激光加工，因此研究基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法，解决了当前激光器技术中激光输出模式单一、调制复杂度高及能量利用不足的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，包括以下步骤：将发出的激光进行扩束；将扩束后的激光利用全息图进行调制，得到预设光场分布的多光束激光；将多光束激光进行能量放大，得到高功率的多光束激光。优选地，通过光学调制模块对种子激光器发出的激光进行扩束、全息图调制，得到预设光场分布的多光束激光；之后将得到的多光束激光入射至激光放大模块，通过激光放大模块对多光束激光进行能量放大，得到高功率的多光束激光。优选地，所述光学调制模块为包括λ/2波片、扩束镜、衍射光学元件和傅里叶透镜，其中，种子激光器输出的激光经过λ/2波片入射至扩束镜；所述扩束镜输出扩束后的光束入射至衍射光学元件；所述衍射光学元件输出的多光束激光经过傅里叶透镜入射至激光放大模块。优选地，所述激光放大模块包括第一偏振分束镜、激光放大单元和泵浦源，其中，光学调制模块输出的多光束激光入射至第一偏振分束镜；所述第一偏振分束镜输出的多光束激光入射至连接激光放大单元；所述泵浦源输出的激光入射至激光放大单元。优选地，激光放大单元包括增益介质、λ/4波片和第二反射镜，其中，所述第一偏振分束镜输出的多光束激光依次经过增益介质和λ/4波片入射至第二反射镜；所述第二反射镜输出的激光依次经过λ/4波片和增益介质反射至第一偏振分束镜；所述泵浦源输出的激光入射至增益介质。优选地，激光放大单元包括光参量放大器、λ/4波片和第二偏振分束镜，其中，所述第一偏振分束镜输出的激光依次经过光参量放大器和λ/4波片入射至第二偏振分束镜；所述第二偏振分束镜输出的激光依次经过λ/4波片和光参量放大器反射至第一偏振分束镜；所述泵浦源输出的激光入射至第二偏振分束镜。一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统，包括种子激光器、光学调制模块和激光放大模块，其中，种子激光器用于产生激光并入射至光束调制模块上；所述光束调制模块用于对接收到的激光进行调制产生预设光场分布的多光束激光；并将得到的多光束激光入射至激光放大模块；所述激光放大模块用于对接收到的多光束激光进行能量放大，得到高功率多光束激光输出。优选地，所述光学调制模块为包括λ/2波片、扩束镜、衍射光学元件和傅里叶透镜，其中，种子激光器输出的激光经过λ/2波片入射至扩束镜；所述扩束镜输出扩束后的光束入射至衍射光学元件；所述衍射光学元件输出的多光束激光经过傅里叶透镜入射至激光放大模块。优选地，所述激光放大模块包括第一偏振分束镜、激光放大单元和泵浦源，其中，光学调制模块输出的多光束激光入射至第一偏振分束镜；所述第一偏振分束镜输出的多光束激光入射至连接激光放大单元；所述泵浦源输出的激光入射至激光放大单元。优选地，激光放大单元包括光参量放大器、λ/4波片和第二偏振分束镜，其中，所述第一偏振分束镜输出的激光依次经过光参量放大器和λ/4波片入射至第二偏振分束镜；所述第二偏振分束镜输出的激光依次经过λ/4波片和光参量放大器反射至第一偏振分束镜；所述泵浦源输出的激光入射至第二偏振分束镜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法，通过衍射光学元件所加载全息图的变化，可自由调控激光光束的光场分布，实现可变多光束激光输出；采用激光放大模块对多光束进行放大，从而减少光束整形元件阈值和衍射损耗带来的影响，实现高功率、高质量多光束激光输出；除此之外，本专利技术通过空间光整形，可根据用户需求输出任意光场分布，可直接在系统后方接入光学元件进行应用。本专利技术能够灵活调控光束并进行功率放大，能够满足多种激光应用，是一种具有高灵活性、高功率、高质量的激光器技术，能够很好满足柔性制造的需求。附图说明图1是本专利技术实施例的系统概要图；图2是本专利技术实施例的实施例1的系统结构图图3是本专利技术实施例的实施例2的系统结构图图4是本专利技术实施例的实施例3的系统结构图图5是本专利技术实施例的计算全息算法产生的5全息图；其中，1、种子激光器，2、光学调制模块，3、激光放大模块，4、计算机，6、空间光调制器，8、激光整形分束器，9、增益介质，10、泵浦源，11、λ/2波片，12、扩束镜，13、第一反射镜，14、傅里叶透镜，15、第一偏振分束镜，16、λ/4波片，17、第二激光反射镜，18、光参量放大器，19、第二偏振分束镜。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。为解决当前激光器技术中激光输出模式单一、调制复杂度高及能量利用不足等缺点，本专利技术提供了一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统及方法，通过计算全息算法计算预设光场分布的全息图，利用衍射光学元件如空间光调制器、数字微镜器件以及激光整形分束器等来加载全息图对光束进行调制，进而输出满足预设光场分布的多光束激光，并且通过激光放大模块对多光束激光进行放大，实现高精度、高质量、高效率的激光输出。如图1所示，本专利技术提供的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出系统，基本模块包括种子激光器1、光学调制模块2、激光放大模块3和计算机4，其中，种子激光器1用于产生激光并入射至光束调制模块2上；所述光束调制模块2用于对接收到的激光进行调制用于产生预设光场分布的多光束激光；并将得到的多光束激光入射至激光放大模块3；所述激光放大模块3用于对接收到的多光束激光进行能量放大，用以获得高功率多光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将发出的激光进行扩束；/n将扩束后的激光利用全息图进行调制，得到预设光场分布的多光束激光；/n将多光束激光进行能量放大，得到高功率的多光束激光。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，包括以下步骤：
将发出的激光进行扩束；
将扩束后的激光利用全息图进行调制，得到预设光场分布的多光束激光；
将多光束激光进行能量放大，得到高功率的多光束激光。


2.根据权利要求1所述的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，通过光学调制模块(2)对种子激光器(1)发出的激光进行扩束、全息图调制，得到预设光场分布的多光束激光；之后将得到的多光束激光入射至激光放大模块(3)，通过激光放大模块(3)对多光束激光进行能量放大，得到高功率的多光束激光。


3.根据权利要求2所述的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，所述光学调制模块(2)为包括λ/2波片(11)、扩束镜(12)、衍射光学元件和傅里叶透镜(14)，其中，种子激光器(1)输出的激光经过λ/2波片(11)入射至扩束镜(12)；所述扩束镜(12)输出扩束后的光束入射至衍射光学元件；所述衍射光学元件输出的多光束激光经过傅里叶透镜(14)入射至激光放大模块(3)。


4.根据权利要求2所述的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，所述激光放大模块(3)包括第一偏振分束镜(15)、激光放大单元和泵浦源(10)，其中，光学调制模块(2)输出的多光束激光入射至第一偏振分束镜(15)；所述第一偏振分束镜(15)输出的多光束激光入射至连接激光放大单元；所述泵浦源(10)输出的激光入射至激光放大单元。


5.根据权利要求4所述的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，激光放大单元包括增益介质(9)、λ/4波片(16)和第二反射镜(17)，其中，所述第一偏振分束镜(15)输出的多光束激光依次经过增益介质(9)和λ/4波片(16)入射至第二反射镜(17)；所述第二反射镜(17)输出的激光依次经过λ/4波片(16)和增益介质(9)反射至第一偏振分束镜(15)；所述泵浦源(10)输出的激光入射至增益介质(9)。


6.根据权利要求4所述的一种基于光场调控的可变多光束MOPA激光输出方法，其特征在于，激光放大单元包括光参量放大器(18)、λ/4波片(16)和第二偏振分束镜(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵超庆，孙涛，梅雪松，王文君，施虎，运侠伦，孙铮，孙孝飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61