多脉冲激光延时可调的组合发射装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了多脉冲激光延时可调的组合发射装置，包括信号发生器、脉冲激光器和延时分光光路，延时分光光路包括第一分光镜、第二分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一半波片、以及第一偏振分束镜。通过延时分光光路，可以实单脉冲分离成多脉冲序列，不受激光自身重复频率的影响，不仅具有脉冲序列时间间隔精确可调，而且脉冲序列可实现同光路输出，有利于远距离同光束探测或者光束精确聚焦到同一目标点探测；此外，可以通过对延时分光光路进行扩展、以及多台脉冲激光器与多个延时分光光路组合获得更多脉冲序列、更多脉冲波形，为激光与物质相互作用获得快速精确的脉冲序列。确的脉冲序列。确的脉冲序列。

【技术实现步骤摘要】
多脉冲激光延时可调的组合发射装置


[0001]本专利技术属于脉冲激光的发射与控制
，具体涉及多脉冲激光延时可调的组合发射装置。

技术介绍

[0002]激光具有峰值功率高、单色性好和光束质量优秀等特点，利用调Q等激光技术对激光脉宽进行压缩从而提高输出激光的峰值功率，产生脉冲激光。脉冲激光在激光雷达、激光测距、激光诱导击穿光谱、激光打标、激光切割等诸多领域得到广泛应用。
[0003]在许多领域，研究发现多脉冲激光性能比单脉冲更加优异。例如，在激光诱导击穿光谱方面，有研究发现双脉冲激发比单脉冲激发更容易产生大量等离子体，从而可提高击穿光谱的探测能力(Spectrochimica Acta Part B,2002,57(7):1167
–
1179)。在光学材料的损伤阈值测试中发现，随着激光脉冲数的增加，材料的损伤阈值大大降低(Optics Express,2010,18(26):26791
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26798)。同样的，在激光烧蚀方面，多脉冲比单脉冲会产生更好的烧蚀效果(Journal of Physics:Conf.Series,2019,1147:0120631
‑
4)。
[0004]现有大功率脉冲激光器通过改变其泵浦光源(闪光灯、激光二极管)的泵浦频率来改变输出激光的脉冲重复频率。因此脉冲激光器受到脉冲重复频率的限制只能等间隔输出脉冲，且最小的脉冲时间间隔取决于最高重复频率。但是泵浦光源需要一定泵浦激发时间来储能，从而获得高峰值功率的脉冲激光。这就使得高重频脉冲激光器的峰值功率比低重频脉冲激光器的峰值功率要小。此外，受到脉冲激光器泵浦光源充放电影响，脉冲激光的最小时间间隔有一个极限，不是任意可调的。
[0005]在激光诱导击穿光谱应用中，为了获得更好的光谱激发效果，一种可编程脉冲激光器被研制出来(J.Biomedical Science and Engineering,2015,8,207
‑
212)，该脉冲激光器一次可以编程控制发射1
‑
4个脉冲激光，但是受到脉冲激光器泵浦光源充放电影响，脉冲激光的最小时间间隔比较宽，在10ms左右。
[0006]此外，现有的脉冲激光器的输出波形是高斯形状。有研究发现特殊形状的脉冲波形在实际应用中会有更好的效果。例如，在激光焊接方面，不同的金属材料对同一束激光的反射与吸收差别很大，而现有的脉冲激光器只能做到单一的高斯波形输出，难以适应多种材料的焊接需求。在激光诱导击穿光谱方面，改变脉冲激光的波形对于被测物体来说，会有不同的激发效果。
[0007]综上所述，一种令现有脉冲激光器可以实现多脉冲输出、脉冲间隔可调以及输出波形可调的装置，具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供多脉冲激光延时可调的组合发射装置。单台脉冲激光器输出的每个脉冲激光经延时分光光路后，产生多个可调延时的脉冲激光，其中可调延时时间间隔从皮秒到百纳秒量级精确可调；延时分光光路可通过增
加分光片与反射镜进行扩展，扩展后产生的脉冲激光分束更多；根据脉冲激光宽度、分光镜分光比例和延时时间精确组合，还可以获得很多种脉冲激光波形，例如典型的几种波形：方波、三角波以及双峰波都可以产生；多台脉冲激光器的外触发由信号发生器控制，由信号发生器提供的延时时间间隔从纳秒到分钟量级大范围可调。通过具有上述特点的多脉冲激光延时可调的组合发射装置，可产生多个脉冲间隔时间精密可调的大功率脉冲激光序列，为研究激光激发物质特性研究提供有效方案。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]多脉冲激光延时可调的组合发射装置，包括信号发生器，还包括第一脉冲激光器和延时分光光路，
[0011]延时分光光路包括第一分光镜、第二分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一半波片、以及第一偏振分束镜，
[0012]信号发生器控制第一脉冲激光器输出脉冲激光；
[0013]脉冲激光出射后依次透射第一分光镜、第二分光镜及第一偏振分束镜后作为脉冲激光第一分束；
[0014]脉冲激光出射后，经第一分光镜透射后入射第二分光镜，再经第二分光镜反射至第三反射镜，再由第三反射镜反射至第四反射镜，再经第四反射镜反射后通过第一半波片，再入射至第一偏振分束镜，经第一偏振分束镜反射后作为脉冲激光第二分束；
[0015]脉冲激光出射后，经第一分光镜反射至第一反射镜，再经第一反射镜反射至第二反射镜，再经第二反射镜反射至第二分光镜，再经第二分光镜反射后透射第一偏振分束镜后作为脉冲激光第三分束；
[0016]脉冲激光出射后，经第一分光镜反射至第一反射镜，经第一反射镜反射至第二反射镜，再经第二反射镜反射并透射第二分光镜，经第二分光镜透射后入射第三反射镜，再经第三反射镜反射入射第四反射镜，再经第四反射镜反射后通过第一半波片，再入射至第一偏振分束镜，经第一偏振分束镜反射后作为脉冲激光第四分束。
[0017]如上所述的第一分光镜、第二分光镜和第一偏振分束镜位于同一直线且依次分布在第一脉冲激光器的出光光轴上；
[0018]第一反射镜、第二反射镜、第一分光镜、第二分光镜分别位于矩形的四个顶点；
[0019]第二反射镜、第二分光镜、第三反射镜位于同一直线上；
[0020]第二分光镜、第三反射镜、第四反射镜、第一偏振分束镜分别位于矩形的四个顶点；
[0021]第一半波片位于第四反射镜和第一偏振分束镜之间；
[0022]第一分光镜的法线、第一反射镜的法线、第四反射镜的法线、第一偏振分束镜的反射面法线平行；
[0023]第二反射镜的法线、第二分光镜的法线、第三反射镜的法线平行；
[0024]第一分光镜的法线垂直于第二分光镜的法线。
[0025]第一反射镜、第二反射镜与第一分光镜、第二分光镜之间的距离可调，第三反射镜、第四反射镜与第二分光镜、第一偏振分束镜之间的距离可调。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0027]每台脉冲激光器的单个脉冲经过延时分光光路后都可同时产生一系列大功率脉
冲激光，且激光脉冲序列间隔时间均可精密调节，不受激光重复频率的限制；如果多台脉冲激光器组合，可以实现更多脉冲序列、更大时间间隔范围调节的脉冲激光序列。同时，延时分光光路具有波长使用范围宽、延时调节精准连续、不受脉冲激光峰值功率限制与可扩展等优点。同一脉冲激光器的输出脉冲光路方向相同，便于远距离精确对准同一目标或者经同一透镜聚焦到目标上，消除了光路方向上的差异。如果改变分光镜的分光比例，可以获得不同强度的脉冲激光序列；通过脉冲激光宽度、分光镜分光比例和延时时间的精确组合，还可以获得很多种脉冲激光波形，例如典型的几种波形：方波、三角波以及双峰波都可以产生，进一步拓展了激光激发物体的能力。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多脉冲激光延时可调的组合发射装置，包括信号发生器(1)，其特征在于，还包括第一脉冲激光器(2)和延时分光光路，延时分光光路包括第一分光镜(3)、第二分光镜(6)、第一反射镜(4)、第二反射镜(5)、第三反射镜(7)、第四反射镜(8)、第一半波片(9)、以及第一偏振分束镜(10)，信号发生器(1)控制激光通道的第一脉冲激光器(2)输出第一脉冲激光，第一脉冲激光出射后依次透射第一分光镜(3)、第二分光镜(6)及第一偏振分束镜(10)后作为第一脉冲激光第一分束；第一脉冲激光出射后，经第一分光镜(3)透射后入射第二分光镜(6)，再经第二分光镜(6)反射至第三反射镜(7)，再由第三反射镜(7)反射至第四反射镜(8)，再经第四反射镜(8)反射后通过第一半波片(9)，再入射至第一偏振分束镜(10)，经第一偏振分束镜(10)反射后作为第一脉冲激光第二分束；第一脉冲激光出射后，经第一分光镜(3)反射至第一反射镜(4)，再经第一反射镜(4)反射至第二反射镜(5)，再经第二反射镜(5)反射至第二分光镜(6)，再经第二分光镜(6)反射后透射第一偏振分束镜(10)后作为第一脉冲激光第三分束；第一脉冲激光出射后，经第一分光镜(3)反射至第一反射镜(4)，经第一反射镜(4)反射至第二反射镜(5)，再经第二反射镜(5)反射并透射第二分光镜(6)，经第二分光镜(6)透射后入射第三反射镜(7)，再经第三反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：季凯俊，程学武，叶晖，尹宇阳，杨勇，王积勤，季凯杰，林鑫，刘林美，郑金州，李发泉，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：