【技术实现步骤摘要】
本专利技术属激光器，具体涉及一种分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器。
技术介绍
1、激光技术的快速发展与广泛应用推动着现代工业和高端装备产业的不断进步。其中，高重频大能量激光技术作为先进的激光技术，在多个领域具有重要的应用价值，包括但不限于光伏电池提效、激光3d锻造和激光冲击强化。
2、然而，高重频大能量激光器的发展和安全运行面临一个关键挑战，即热效应。在脉冲激光放大器中，高功率泵浦光作用下，增益介质内部会积聚能量。提取放大后剩余的储能形成内部热源，导致增益介质内部温度梯度升高，进而引发热形变、热应力等有害热效应。这些效应不仅降低了激光输出功率和光束质量，甚至可能导致增益介质破裂。
3、为确保高重频大能量激光器能够长时间保持高性能激光输出，必须通过有效的热管理手段，使激光器工作在最佳工作温度条件下。传统的热管理方法主要包括高效冷却装置设计、增益介质几何构型选取和光学元件抗损伤能力等三个方面。在2022年发表的“沈昌林.激光冲击强化用光源的设计及实验研究[d].南京邮电大学,2022.doi:10.27251/d.cnki.gnjdc.2022.001510”论文中，作者设计了一款背向泵浦直接液冷片状主放大器，但是缺点也十分明显，直接水冷的封装较为困难。在2021年发表的“m,m,et al.150j dpssl operating at 1.5kw level[j].optics letters,2021,46(22):5771-5773.”论文中，作者设计了bivoj/dipole激光器能够达到146
4、与此同时，在某些重要应用场合，如激光焊接、冲击强化和毁伤等领域，时间波形可控的脉冲激光能够实现激光峰值功率的调节，达到对复合材料进行熔化控制、调整焊接深度以及控制热损伤区域的目的。然而，现有的脉宽调节技术存在调节范围窄、精度低、功率不足等问题，难以满足实际应用场景对脉宽调节的高要求。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，包括种子源模块、预放大模块、第一法拉第旋光器，第一分支放大模块、第二分支放大模块、输出模块以及调节模块，所述种子源模块用于为所述预放大模块提供种子激光；
2、所述预放大模块用于对所述种子激光进行预放大后得到目标预放大光束，所述第一法拉第旋光器设置在所述预放大模块以及所述输出模块之间，所述第一法拉第旋光器用于对所述目标预放大光束的偏振方向旋转45°后输入所述输出模块，所述输出模块用于接收方向偏振后的所述目标预放大光束并对所述目标预放大光束处理，以向所述第一分支放大模块输出具有第一偏振角度的第一光束以及向所述第二分支放大模块输出具有第二偏振角度的第二光束，其中，所述第一偏振角度与所述第二偏振角度相互垂直，所述第一光束与所述第二光束为具有相同强度比例的目标预放大光束；
3、所述第一分支放大模块以及所述第二分支放大模块分别设置在所述输出模块的不同侧，所述第一分支放大模块用于对所述第一光束进行放大处理以得具有第三偏振角度的第一目标光束，所述第二分支放大模块用于对所述第二光束进行放大处理以得到具有第四偏振角度的第二目标光束，所述输出模块还用于将所述第一目标光束和所述第二目标光束进行非相干组合后输出，所述调节模块设置在所述第一分支放大模块或所述第二分支放大模块上，所述调节模块用于实现所述第一目标光束与所述第二目标光束之间的目标光程差的调节。
4、进一步的，所述种子源模块包括依次设置的种子激光输出单元、种子法拉第旋光器以及种子反射镜，所述种子激光输出单元用于输出种子激光，所述种子法拉第旋光器用于将所述种子激光的偏振方向调整为垂直偏振方向，种子反射镜用于将垂直偏振方向的种子激光反射至预放大模块。
5、进一步的，所述预放大模块包括第一偏振分光棱镜以及向远离所述第一偏振分光棱镜的方向依次设置的第一波片、第一扩束器、第一放大器以及预第一反射镜，所述目标种子激光在所述预放大模块沿第一路径方向依次实现所述第一偏振分光棱镜的垂直反射，所述第一波片的45°方向偏振，所述第一扩束器的扩束以及所述第一放大器的放大，得到初始预放大光束，所述初始预放大光束在所述预放大模块沿第二路径方向依次实现所述第一放大器的放大、所述第一波片的45°方向偏振以及所述第一偏振分光棱镜的平行透射，得到目标预放大光束，其中，所述第一路径方向与所述第二路径方向相反。
6、进一步的，所述第一分支放大模块包括一组第一分支放大组件，所述第一分支放大组件包括第二波片以及向远离所述第二波片的方向依次设置的第二扩束器、第二放大器以及第二反射镜，所述第一分支放大组件用于对所述第一光束进行放大处理；所述第二分支放大模块包括一组第二分支放大组件，所述第二分支放大组件包括第三波片以及向远离所述第三波片的方向依次设置的第三扩束器、第三放大器以及第三反射镜，所述第二分支放大组件用于对所述第二光束进行放大处理。
7、进一步的，所述第一分支放大模块包括至少两组所述第一分支放大组件，至少两组所述第一分支放大组件中至少有一组所述第一分支放大组件中设置有所述调节模块；所述第二分支放大模块包括至少两组所述第二分支放大组件，至少两组所述第二分支放大组件中至少有一组所述第二分支放大组件中设置有所述调节模块。
8、进一步的，当所述第一分支放大模块包括至少两组所述第一分支放大组件时，所述第一分支放大模块还包括第二偏振分光棱镜，所述第二偏振分光棱镜用于对各组所述第一分支放大组件处理后得到的光束整合为第一中间光束，所述第二偏振分光棱镜设置在所述第二波片与所述输出模块相对的一侧，当所述第二分支放大模块包括至少两组所述第二分支放大组件时，所述第二分支放大模块还包括第三偏振分光棱镜，所述第三偏振分光棱镜用于对各组所述第二分支放大组件处理后得到的光束整合为第二中间光束，所述第三偏振分光棱镜设置在所述第三波片与所述输出模块相对的一侧。
9、在一种可实施的方案中，当所述第一分支放大模块包括至少两组所述第一分支放大组件时，所述固体激光器还包括第一中继模块，所述第一中继模块设置在所述输出模块以及所述第二波片之间，所述第一中继模块用于对所述第一中间光束进行处理以得到所述第一目标光束；当所述第二分支放大模块包括至少两组所述第二分支放大组件时，所述固体激光器还包括第二中继模块，所述第二中继模块设置在所述输出模块以及所述第三波片之间，所述第二中继模块用于对所述第二中间光束处理以得到所述第二目标光束。
10、在一种可实施的方案中，当所述第一分支放大模块包括至少两组所述第一分支放大组件时，每两组所述第一分支放大组件共用一个第一分支中继模块，每两个所述第一分支中继模块共用一个所述第一中继模块，当所述第二分支放大模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，包括种子源模块(1)、预放大模块(20)、第一法拉第旋光器(50)，第一分支放大模块(30)、第二分支放大模块(40)、输出模块(60)以及调节模块(70)，所述种子源模块(1)用于为所述预放大模块(20)提供种子激光；
2.根据权利要求1所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述种子源模块(1)包括依次设置的种子激光输出单元(101)、种子法拉第旋光器(102)以及种子反射镜(103)，所述种子激光输出单元(101)用于输出种子激光，所述种子法拉第旋光器(102)用于将所述种子激光的偏振方向调整为垂直偏振方向，种子反射镜(103)用于将垂直偏振方向的种子激光反射至预放大模块(20)。
3.根据权利要求1所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述预放大模块(20)包括第一偏振分光棱镜(201)以及向远离所述第一偏振分光棱镜(201)的方向依次设置的第一波片(202)、第一扩束器(203)、第一放大器(204)以及预第一反射镜(205)，所述目标种子激光在所述预放大
4.根据权利要求1所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述第一分支放大模块(30)包括一组第一分支放大组件(301)，所述第一分支放大组件(301)包括第二波片(3011)以及向远离所述第二波片(3011)的方向依次设置的第二扩束器(3012)、第二放大器(3013)以及第二反射镜(3014)，所述第一分支放大组件(301)用于对所述第一光束进行放大处理；所述第二分支放大模块(40)包括一组第二分支放大组件(401)，所述第二分支放大组件(401)包括第三波片(4011)以及向远离所述第三波片(4011)的方向依次设置的第三扩束器(4012)、第三放大器(4013)以及第三反射镜(4014)，所述第二分支放大组件(401)用于对所述第二光束进行放大处理。
5.根据权利要求4所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述第一分支放大模块(30)包括至少两组所述第一分支放大组件(301)，至少两组所述第一分支放大组件(301)中至少有一组所述第一分支放大组件(301)中设置有所述调节模块(70)；所述第二分支放大模块(40)包括至少两组所述第二分支放大组件(401)，至少两组所述第二分支放大组件(401)中至少有一组所述第二分支放大组件(401)中设置有所述调节模块(70)。
6.跟据权利要求5所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，当所述第一分支放大模块(30)包括至少两组所述第一分支放大组件(301)时，所述第一分支放大模块(30)还包括第二偏振分光棱镜(302)，所述第二偏振分光棱镜(302)用于对各组所述第一分支放大组件(301)处理后得到的光束整合为第一中间光束，所述第二偏振分光棱镜(302)设置在所述第二波片(3011)与所述输出模块(60)相对的一侧，当所述第二分支放大模块(40)包括至少两组所述第二分支放大组件(401)时，所述第二分支放大模块(40)还包括第三偏振分光棱镜(402)，所述第三偏振分光棱镜(402)用于对各组所述第二分支放大组件(401)处理后得到的光束整合为第二中间光束，所述第三偏振分光棱镜(402)设置在所述第三波片(4011)与所述输出模块(60)相对的一侧。
7.跟据权利要求5或6所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，当所述第一分支放大模块(30)包括至少两组所述第一分支放大组件(301)时，所述固体激光器还包括第一中继模块(80)，所述第一中继模块(80)设置在所述输出模块(60)以及所述第二波片(3011)之间，所述第一中继模块(80)用于对所述第一中间光束进行处理以得到所述第一目标光束；当所述第二分支放大模块(40)包括至少两组所述第二分支放大组件(401)时，所述固体激光器还包括第二中继模块(90)，所述第二中继模块(90)设置在所述输出模块(60)以及所述第三波片(4011)之间，所述第二中继模块(90)用于对所述第二中间光束处理以得到所述第二目...
【技术特征摘要】
1.一种分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，包括种子源模块(1)、预放大模块(20)、第一法拉第旋光器(50)，第一分支放大模块(30)、第二分支放大模块(40)、输出模块(60)以及调节模块(70)，所述种子源模块(1)用于为所述预放大模块(20)提供种子激光；
2.根据权利要求1所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述种子源模块(1)包括依次设置的种子激光输出单元(101)、种子法拉第旋光器(102)以及种子反射镜(103)，所述种子激光输出单元(101)用于输出种子激光，所述种子法拉第旋光器(102)用于将所述种子激光的偏振方向调整为垂直偏振方向，种子反射镜(103)用于将垂直偏振方向的种子激光反射至预放大模块(20)。
3.根据权利要求1所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述预放大模块(20)包括第一偏振分光棱镜(201)以及向远离所述第一偏振分光棱镜(201)的方向依次设置的第一波片(202)、第一扩束器(203)、第一放大器(204)以及预第一反射镜(205)，所述目标种子激光在所述预放大模块(20)沿第一路径方向依次实现所述第一偏振分光棱镜(201)的垂直反射，所述第一波片(202)的45°方向偏振，所述第一扩束器(203)的扩束以及所述第一放大器(204)的放大，得到初始预放大光束，所述初始预放大光束在所述预放大模块(20)沿第二路径方向依次实现所述第一放大器(204)的放大、所述第一波片(202)的45°方向偏振以及所述第一偏振分光棱镜(201)的平行透射，得到目标预放大光束，其中，所述第一路径方向与所述第二路径方向相反。
4.根据权利要求1所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述第一分支放大模块(30)包括一组第一分支放大组件(301)，所述第一分支放大组件(301)包括第二波片(3011)以及向远离所述第二波片(3011)的方向依次设置的第二扩束器(3012)、第二放大器(3013)以及第二反射镜(3014)，所述第一分支放大组件(301)用于对所述第一光束进行放大处理；所述第二分支放大模块(40)包括一组第二分支放大组件(401)，所述第二分支放大组件(401)包括第三波片(4011)以及向远离所述第三波片(4011)的方向依次设置的第三扩束器(4012)、第三放大器(4013)以及第三反射镜(4014)，所述第二分支放大组件(401)用于对所述第二光束进行放大处理。
5.根据权利要求4所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，所述第一分支放大模块(30)包括至少两组所述第一分支放大组件(301)，至少两组所述第一分支放大组件(301)中至少有一组所述第一分支放大组件(301)中设置有所述调节模块(70)；所述第二分支放大模块(40)包括至少两组所述第二分支放大组件(401)，至少两组所述第二分支放大组件(401)中至少有一组所述第二分支放大组件(401)中设置有所述调节模块(70)。
6.跟据权利要求5所述的分布式脉宽可调高重频大能量固体激光器，其特征在于，当所述第一分支放大模块(30)包括至少两组所述第一分支放大组件(301)时，所述第一分支放大模块(30)还包括第二偏振分光棱镜(302)，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜龙，徐洁，蔡恩林，程明静，尹冬琳，
申请(专利权)人：江苏星链激光科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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