專利名稱：：穩(wěn)定可調諧高功率脈沖激光系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法穩(wěn)定可調諧高功率脈沖激光系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)相關申請的交叉引用本申請要求2009年6月11日提交的題為“StableTunableHighPowerPulsedLaserSource”的美國臨時專利申請No.61/186，317的優(yōu)先權，其公開內容對應于所有目的被整體地包括于此。
背景技術：
：如Nd:YAG激光器的脈沖激光源已經被用于執(zhí)行基于激光的諸如打標、雕刻、微細加工以及切割等應用的材料處理。許多現(xiàn)有的以脈沖能量聞于O.5mJ每脈沖為特征的聞功率脈沖激光器依賴于諸如Q開關和鎖模技術以產生光脈沖。然而，這些激光器產生特性被腔的幾何形狀和鏡面反射率等預先決定的光脈沖。這樣，如果不對激光性能進行折中，則通常不能在現(xiàn)場改變這些激光脈沖的特性。使用這種激光器通常難以獲得可變的脈沖特性范圍。能夠以簡單的方式向例如二極管激光器的脈沖激光源提供脈沖電驅動信號以使其產生沖激。然而，來自這種脈沖激光源的信號的中心波長可能改變，而且線寬會隨著電驅動信號的施加而展寬(可能強烈依賴于驅動信號的電流水平)。這種展寬線寬的一個不期望結果是顯著降低利用倍頻和三倍頻等的諧波產生效率。因而，在本領域中存在開發(fā)具有可調脈沖特性的穩(wěn)定脈沖激光源的需要。
發(fā)明內容根據(jù)本發(fā)明，提供了涉及可調諧激光源領域的方法和系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及用于提供對于諸如修整、打標、切割以及焊接等工業(yè)應用有用的高功率脈沖激光源的方法和設備。僅以舉例說明的方式，本發(fā)明已應用于包括脈沖寬度、峰值功率、重復頻率、時間脈沖形狀、偏振、波長、和/或光譜線寬的實時可調諧特性的激光源。然而，本發(fā)明可具有更廣泛可應用性并且可以應用于其它激光源。根據(jù)本發(fā)明的實施例，激光系統(tǒng)包括注入激光源，其具有輸出并且能夠操作從而提供以第一波長，第一線寬，輸出功率為特征的激光輸出；激光系統(tǒng)還包括以增益帶寬為特征的可調諧脈沖源，其能夠操作以提供具有平均功率的輸出信號，所述輸出信號包括多個光脈沖，所述多個光脈沖中的每個光脈沖以第二波長，第二線寬以及峰值功率為特征；激光系統(tǒng)還包括光學組合器，具有耦合到所述注入激光源的輸出端的第一端口，耦合到所述可調諧脈沖源的第二端口以及第三端口。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了用于提供多個信號脈沖的方法。方法包括提供光輻射；把光輻射耦合到光學組合器的第一端口中；以及把光輻射信號從第一端口傳輸至光學組合器的第二端口。方法還包括把來自第二端口的光輻射信號耦合到可調諧脈沖源中；生成多個信號脈沖；以及把多個信號脈沖耦合到第二端口中。方法進一步包括把多個信號脈沖從第二端口傳輸至光學組合器的第三端口；以及從第三端口輸出多個信號脈沖。根據(jù)本發(fā)明的替選實施例，提供了用于提供放大和穩(wěn)定激光脈沖的方法。方法包括從注入激光源提供光輻射信號；以及基于光輻射信號穩(wěn)定可調諧脈沖源以產生穩(wěn)定信號脈沖。方法還包括在光纖放大器中放大穩(wěn)定信號脈沖；以及輸出放大和穩(wěn)定信號脈沖。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了用于提供激光脈沖的激光系統(tǒng)。激光系統(tǒng)包括特征在于第一波長、第一線寬、第一功率、以及輸出的注入激光源。在本文中互換使用術語“注入激光源”和“穩(wěn)定源”。激光系統(tǒng)還包括特征在于中心波長、增益帶寬、以及第二功率的可調諧脈沖源?？烧{諧脈沖源的輸出信號包括一組光脈沖，光脈沖中的每個光脈沖以第二波長和第二線寬為特征。激光系統(tǒng)進一步包括具有耦合到注入激光源輸出的第一端口，耦合到可調諧脈沖源的第二端口以及第三端口的光學組合器。存在可以作為光學組合器的大量可行組件或組件的組合，例如，光學組合器可以是光學循環(huán)器?？商孢x地，光學組合器可以是抽頭耦合器。然而，本發(fā)明不限于這些具體光學組合器。激光系統(tǒng)可以進一步包括率禹合到第三端口的光學放大器。光學放大器包括泵源，光學有源光纖的輸入部分被配置成接收來自可調諧脈沖源和輸出部分的輸出信號。泵源以光學方式I禹合到光學有源光纖。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了用于提供激光脈沖的方法。方法包括從注入激光源提供穩(wěn)定光輻射信號，把穩(wěn)定光輻射信號耦合到光學組合器的第一端口，以及把穩(wěn)定光輻射信號從第一端口傳輸給光學組合器的第二端口。方法還包括把來自第二端口的穩(wěn)定光輻射信號耦合到可調諧脈沖源中，使用可調諧脈沖源產生穩(wěn)定信號脈沖，以及把穩(wěn)定信號脈沖輸入到第二端口中。方法進一步包括把穩(wěn)定信號脈沖從第二端口傳輸至光學組合器的第三端口和從第三端口提供穩(wěn)定的信號脈沖。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了可調諧穩(wěn)定脈沖激光源。可調諧脈沖激光源包括用于產生穩(wěn)定光輻射的穩(wěn)定源。可調諧脈沖激光源還包括用于產生期望特性包括波長、光譜線寬、偏振、脈沖能量、脈沖長度、時間脈沖功率輪廓或者其它特性的一個或更多個信號脈沖的信號源(也稱作可調諧脈沖源)。可調諧脈沖激光源進一步包括用來放大信號源提供的輸出輻射的光學放大器。穩(wěn)定源控制信號源提供的輻射的一個或更多個特性。雖然受控特性不限于這些特定特性或特性，但可以控制的特性的示例包括波長、光譜線寬和偏振。根據(jù)本發(fā)明的進一步實施例，提供了穩(wěn)定可調諧高功率脈沖激光材料處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)包括用于提供第一光學信號的穩(wěn)定脈沖激光源。第一光學信號包括多個光脈沖。光脈沖中的每個光脈沖具有穩(wěn)定波長和穩(wěn)定線寬。處理系統(tǒng)還包括耦合到用于提供第二光學信號的穩(wěn)定脈沖激光源的波長轉換器。第二光學信號與第一光學信號相關聯(lián)。處理系統(tǒng)還包括被配置成接收來自波長轉換器的第二信號和輸出包括第二信號的激光束的光學系統(tǒng)、以及用于支撐工件的工件夾持器。工件被配置成接收來自光學系統(tǒng)的激光束。處理系統(tǒng)還包括耦合到穩(wěn)定脈沖激光源的電信號源驅動器和連接到電信號源驅動器、穩(wěn)定脈沖激光源、光學系統(tǒng)、以及工件夾持器的控制器。處理系統(tǒng)進一步包括連接到用于監(jiān)測工件中過程的控制器的傳感器。根據(jù)實施例,激光處理系統(tǒng)還包括特征在于第一波長、第一線寬、第一功率、以及輸出的注入激光源。激光處理系統(tǒng)進一步包括特征在于中心波長、增益帶寬、以及第二功率的可調諧脈沖源，可調諧脈沖源的輸出信號包括一組光脈沖。光脈沖中的每個光脈沖特征在于第二波長和第二線寬。激光處理系統(tǒng)額外地包括具有耦合到注入激光源輸出的第一端口，耦合到可調諧脈沖源的第二端口以及第三端口的光學組合器和耦合到第三端口的光學放大器。光學放大器包括泵源，光學有源光纖的輸入部分被配置成接收來自可調諧脈沖源和輸出部分的輸出信號，泵源以光學方式I禹合到光學有源光纖。較之傳統(tǒng)技術而言使用本發(fā)明取得大量優(yōu)點。例如，在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，提供了采用與性能特性相近的激光器相比成本低廉、架構緊湊的適合于進行激光處理的高功率脈沖激光器。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，產生包括中心波長穩(wěn)定和光譜線寬窄的特性在內的脈沖特性的短脈沖?？梢园ǖ钠渌匦赃€有穩(wěn)定的偏振和減小的發(fā)散角等。再者，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以使光脈沖成型為對于特定應用而言最優(yōu)的時域脈沖輪廓、使激光系統(tǒng)中的能量提取效率最大化或者補償光學放大器的飽和等。按照實施例，將具備這些優(yōu)點中的一個或更多個優(yōu)點。在下文中，本說明書通篇將更具體地描述這些和其它優(yōu)點。參照后續(xù)附圖和詳細描述可以較全面地理解本發(fā)明的特征和益處。圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率穩(wěn)定脈沖激光源的簡化示意性示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率穩(wěn)定脈沖激光系統(tǒng)的簡化示意性示圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率穩(wěn)定脈沖激光系統(tǒng)的簡化示意性示圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明替選實施例使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率穩(wěn)定脈沖激光系統(tǒng)的簡化示意性示圖；圖5A-示例了本發(fā)明實施例提供的各種時間脈沖形狀、脈沖列、以及脈沖間隔的示例；圖6A示例了在未經穩(wěn)定的情況下各種信號脈沖的典型光譜特性；圖6B-C示例了通過使用注入激光源穩(wěn)定的各種信號脈沖的典型光譜特性；圖7是示例了根據(jù)本發(fā)明實施例的提供穩(wěn)定激光脈沖的方法的簡化流程圖；圖8是示例了根據(jù)本發(fā)明實施例的提供經放大的穩(wěn)定激光脈沖的方法的簡化流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的高功率穩(wěn)定脈沖激光處理系統(tǒng)的簡化示意性示圖；圖10A-10C是使用圖9中示出的激光系統(tǒng)處理的示范性兩層結構的簡化示圖；圖11是具有使用圖9所示的激光系統(tǒng)鉆取的通孔的示范性多層電路板的簡化示例；圖12是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率穩(wěn)定脈沖激光源的簡化示意性示例；圖13是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率穩(wěn)定脈沖激光源的簡化示意圖；以及圖14是示例了根據(jù)本發(fā)明實施例的提供經放大和穩(wěn)定的激光脈沖的方法的簡化流程圖。具體實施例方式圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的高功率脈沖激光系統(tǒng)的簡化不意性不例。高功率穩(wěn)定脈沖激光器100包括產生穩(wěn)定光福射的注入激光源110，所產生的光輻射被注入到光學組合器120的第一端口114并被傳輸至光學組合器120的第二端口116。在一個實施例中，組合器可以是三個或更多個端口的循環(huán)器。這種循環(huán)器可以采用新澤西考德威爾(Caldwell)的OFR公司型號0C-3-1064-PM的產品。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過使用作為連續(xù)波(CW)半導體激光器的注入激光源110(也稱作穩(wěn)定源)生成穩(wěn)定的光福射。在一個實施例中，注入激光源110包括輸出功率為20mW和光譜線寬為70pm的工作在1064nm波長的光纖布拉格光柵(FBG)穩(wěn)定半導體二極管激光器。在另一特定實施例中，注入激光源110包括輸出功率為IOOmW和光譜線寬為150pm的工作在1064nm波長的外腔半導體二極管激光器。在進一步的特定實施例中，注入激光源110包括輸出功率為20mW和光譜線寬為50pm的工作在1064nm波長的使用光纖光柵的頻率穩(wěn)定的光纖激光器。在替選實施例中，注入激光源110包括分布反饋(DFB)二極管激光器或緊湊窄線寬固態(tài)激光器。注入激光源可以在波長上可調諧。本發(fā)明并不要求注入激光源是光纖耦合的。在另一實施例中，注入激光源可以是使用自由空間光學器件耦合的源，如，垂直腔面發(fā)射(VCSEL)激光器或短腔固態(tài)激光器。本領域普通技術人員將會想到許多變形、修改以及替選方案。高功率穩(wěn)定脈沖激光器100進一步包括可調諧脈沖源130(也稱作信號源)，其經由第二端口耦合來自注入激光源110的穩(wěn)定光輻射，以生成穩(wěn)定的信號脈沖。來自可調諧脈沖源130的穩(wěn)定信號脈沖被提供給光學組合器120的第二端口116并被傳輸至光學組合器120的第三端口118?？烧{諧脈沖源130可以與注入激光源110的類型相同或者與注入激光源110的形式不同。在特定實施例中，可調諧脈沖源是峰值脈沖功率為1W、重復頻率可變化至500kHz、脈沖寬度為100納秒(具有亞納秒脈沖上升時間)并且工作在1064nm波長的半導體二極管激光器。在另一實施例中，可調諧脈沖源的峰值光學功率可以低或高于1W。例如，其可以是500mW、Iff,2W、3W、4W、5ff或更高。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，注入激光源的輸出功率小于可調諧脈沖源的輸出功率。作為示例，對于CW注入激光源，注入激光源的輸出功率的范圍可以為從約20mW至約50mW?？烧{諧脈沖源的輸出功率的峰值功率范圍可以為從約IW至約5W或更高。另外，脈沖寬度可以小于或大于100納秒。例如，其可以是lns、2ns、10ns、20ns、50ns、200ns、500ns或更長。在另一實施例中，可調諧脈沖源可以包括第一側稱合到光學組合器120的第二端口116而第二側耦合到光纖布拉格光柵(FBG)的半導體光學放大器(SOA)。在該實施例中，把通過光學組合器120的第二端口發(fā)射的來自注入激光源110的穩(wěn)定光輻射注入到SOA中，經第一次放大，從FBG反射，再注入到SOA中并經受第二次放大。FBG將以作為波長的函數(shù)的反射率為特征。優(yōu)選地，F(xiàn)BG的反射率在可調諧脈沖源的帶寬上較高(例如，接近100%)。作為示例，F(xiàn)BG的反射率在大于注入/穩(wěn)定光源光譜寬度的帶寬上較高。僅以舉例說明的方式，光柵的帶寬可以大于注入激光源帶寬的三倍、大于注入激光源帶寬的兩倍或大于注入激光源的帶寬等。在特定實施例中，F(xiàn)BG以在注入激光源的增益帶寬上反射率大于75%為特征。在另一特定實施例中，反射率在增益帶寬上大于95%。作為示例，反射率可以在注入激光源110的波長處大于75%或95%。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，注入激光源110產生的輸出功率只有一部分被耦合到可調諧脈沖源130中。作為示例，注入激光源110產生的約50%到100%之間的輸出功率被耦合到可調諧脈沖源130中。在另一示例中，注入激光源110產生的約10%到100%之間的輸出功率被耦合到可調諧脈沖源130中。通常，期望在給定特定設計的約束的情況下盡可能多地把來自注入源的功率注入到可調諧脈沖源中。在一些情形中，注入效率低至10%，但本發(fā)明的實施例不限于此效率并且可以以更低或更高的效率工作。在替選實施例中，注入激光源110提供的穩(wěn)定信號脈沖可以比單個脈沖復雜并且可以包括多個脈沖，例如，兩個脈沖、三個脈沖、四個脈沖或五個脈沖等。在進一步的替選實施例中，可調諧脈沖源包括外腔半導體二極管激光器、緊湊固態(tài)激光器或光纖激光器等。本領域普通技術人員將想到許多變形、修改以及替選方案。穩(wěn)定光輻射注入到組合器120的第一端口114中，到達組合器120的第二端口116處并且進入到可調諧脈沖源130中。隨著可調諧脈沖源發(fā)射信號脈沖，穩(wěn)定光輻射用來控制和穩(wěn)定信號脈沖的線寬和中心波長。還可以使用穩(wěn)定光輻射控制其它性質(例如偏振特性)。使用注入激光源的注入鎖定被用來控制由可調諧脈沖源130發(fā)射的輻射的性質。中心波長和線寬是可以被控制的這種性質的示例，但是本發(fā)明不限于這些性質。通過提供在可調諧脈沖源130的光譜增益帶寬內的、相對注入激光源110的中心波長處于光學增益波長容限以內的穩(wěn)定光輻射，來實現(xiàn)可調諧脈沖源中心波長的鎖定?？梢詢?yōu)化可調諧脈沖源以按照期望應用在各種工作條件下實現(xiàn)良好的穩(wěn)定效果。在實施例中，這種優(yōu)化可以包括選擇注入穩(wěn)定光輻射的可調諧脈沖源的前端反射器理想鏡面反射率。此前端反射器將會把要在第三端口處輸出的穩(wěn)定光輻射的一部分反射到光學組合器的第二端口中。這種反射輻射的存在是不利的，特別是在光學放大器級以光學方式耦合到組合器的第三端口的情況下。在本發(fā)明的一個實施例中，反射器的反射率小于1%，以及優(yōu)選地小于0.01%。此低反射率將會使激光系統(tǒng)輸出處的背景輻射和其它不期望輻射最小化，以及還將會使光學放大器中的無效增益消耗最小化。由于可以從可調諧脈沖源的前端反射器處反射穩(wěn)定光輻射的一部分，并且所反射的部分可以從該前端反射器處傳輸至光學組合器的第二端口并從光學組合器的第三端口輸出，以及由于這種影響將是不利的，因此在本發(fā)明的一個實施例中穩(wěn)定光輻射本身就是脈沖的。穩(wěn)定脈沖在信號脈沖開始之前的某個時間點開始并且在特定時間點結束，以使得穩(wěn)定脈沖的結束點從注入激光源行進至可調諧脈沖源，其中該結束點在信號脈沖結束之后的某個時間到達。因此在此實施例中，穩(wěn)定脈沖的持續(xù)時間將大于或者至少等于信號脈沖的持續(xù)時間?？烧{諧脈沖源130發(fā)出的信號脈沖被提供至組合器120的第二端口116，并且從組合器120的第三端口118處離開。在一個實施例中，把第三端口118耦合到光學放大器160。在輸入端148處通過光學放大器160接收信號脈沖，隨著該信號脈沖經過光學放大器160,該信號脈沖被放大,從而在光學放大器160的輸出端170處實現(xiàn)高功率光脈沖。本發(fā)明的實施例可以運用光纖放大器作為光學放大器160，包括通過光學耦合器152耦合到稀土摻雜光纖環(huán)路156的泵源154。通常，盡管使用其它方式實現(xiàn)光學放大器的泵浦對于本領域技術人員而言明顯的，但使用了半導體泵激光器作為泵源154。在一個特定實施例中,光學放大器160包括纖芯直徑為大約4.8μm并且摻鐿達到約6XIO24個離子/m3的摻雜濃度的5米長的稀土摻雜光纖156。泵源154可以是工作在976nm波長并且輸出功率為500mW的經FBG穩(wěn)定的半導體激光二極管。在另一特定實施例中，光學放大器160包括纖芯直徑為大約ΙΟμπι并且摻鐿達到約IXIO26個離子/m3的摻雜濃度的2米長的稀土摻雜光纖156，以及通過雜到大約。泵源154可以是輸出功率為5W(但也可以是其它值)的半導體激光二極管。在激光系統(tǒng)的輸出170處放大脈沖的峰值功率可以約為5kW，但該峰值功率也可以是其它值。雖然針對摻鐿光纖放大器和1064nm的激光波長給出示例,但其它示例,例如工作在1064nm波長(也可以工作于其它波長)的二極管激光器、固態(tài)激光器以及摻雜光纖也可以用于本發(fā)明的實施例。這包括波長區(qū)域1550nm的摻鉺光纖和波長區(qū)域2至3μm中的摻銩光纖等。在一個或更多個這樣的實施例中，通過光學耦合器以光學方式把泵源耦合到光學有源光纖。光學組合器120不限于具有三個或更多個端口的光學循環(huán)器，并且可以構成為使用允許來自注入激光源110的光注入到可調諧脈沖源130中，并允許光從可調諧脈沖源輸出。光學循環(huán)器具備把光束耦合以及端口隔離相結合的特征；然而，可以通過組裝組件以制成光學組合器來實現(xiàn)類似的功能。因而，光學組合器可以包括一個或更多個光學耦合器以及一個或更多個光學隔離器。光學組合器使得能夠優(yōu)選地以小于3dB的光學損耗、更優(yōu)選地小于IdB的光學損耗，把來自注入激光源的光注入到可調諧脈沖源中，同時以高于15dB，優(yōu)選地以高于20dB、25dB、30dB或更高的光學損耗實質地阻止來自可調諧脈沖源的光進入注入激光源。在圖12所示的一個實施例中，光學組合器可以構成為使用抽頭耦合器520把來自注入激光源的光注入到可調諧脈沖源中，以及包括光學隔離器501以便實質地阻止來自可調諧脈沖源130的光返回到注入激光源110中。來自注入激光源110的光注入到抽頭耦合器520的端口514中并且從抽頭耦合器的端口516處離開，所述光隨后進入并控制可調諧脈沖源130。從可調諧脈沖源發(fā)出的光在端口516處進入抽頭耦合器520并且從抽頭耦合器端口518處離開，所述光隨后被光學放大器放大。光學隔離器501實質上阻止從可調諧脈沖源發(fā)射的光進入注入激光源110。然而，光學組合器不僅限于這些具體示例。此外，光學組合器不限于全光纖耦合的光學組件，也可以使用包括但不限于透鏡和反射鏡的自由空間光學器件來構建光學組合器。對本領域技術人員而言，其它類型的組合是明顯的。本發(fā)明并不要求使用光學組合器。例如，在實施例中可以通過部分透射的后端反射器把來自注入激光源的穩(wěn)定輻射注入到可調諧脈沖源中。在圖13中示出圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施例的高功率脈沖激光器的方框圖。使用來自信號源驅動器(脈沖電驅動器)的電信號驅動可調諧脈沖信號源以使光脈沖具有期望的特性。在一個實施例中，脈沖信號源輸出的脈沖的脈沖形狀模仿如脈沖電驅動器所提供的用來驅動脈沖信號源的電脈沖的形狀。在另一實施例中，通過如脈沖電驅動器所提供的用來驅動脈沖信號源的電脈沖的幅度來控制脈沖信號源輸出的脈沖的脈沖能量。還可以通過脈沖電驅動器提供的電脈沖來控制脈沖信號源輸出的脈沖的其它特性。高功率激光器進一步包括提供用以控制脈沖信號源特性的光輻射的穩(wěn)定源?？梢允褂脕碜苑€(wěn)定源的光輻射控制的脈沖信號源的特性，這些特性包括波長、光學線寬、偏振以及發(fā)散性，然而特性不僅限于這些示例。高功率激光器進一步包括用于放大脈沖信號源發(fā)射的光的光纖放大器(放大器)。放大器可以包括使用一個或更多個光纖放大器的一級或更多級放大。雖然圖I示例了使用單個耦合至光學組合器120的第三端口118的光學放大器160，但本發(fā)明不限于這種情況。在替選實施例中，可以在光學組合器120的下游針對任任意特定應用適當?shù)剡\用多個光學放大器。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用多個光纖放大器的脈沖特性可調諧的穩(wěn)定高功率脈沖激光器200的簡化示意性示例。圖2中示例的實施例使用兩級光纖放大器260來提供兩級放大處理?？梢栽诠鈱W放大器的兩級之間設置光學隔離器242。兩級放大的結果是在兩級光學放大器260的輸出端270處的獲得更高的輸出脈沖功率。多級放大可以提供比單級放大更高的功率。本領域普通技術人員將會認識到許多變形、修改以及替選方案?？梢栽陬}為“MethodandSystemforTunablePulsedLaserSource”的共同受讓的美國專利No.7，443，893中找到與本發(fā)明實施例中運利用光源有關的額外描述，其公開內容對應所有目的通過引用并入本文。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的通過結合波長轉換器310，來在光學放大器260的輸出端370處提供除了激光器的基本波長以外的波長的激光輻射的脈沖特性可調諧的穩(wěn)定高功率脈沖激光器300的簡化示意性示例。如圖3所示，波長轉換裝置用于接收光學放大器的放大輸出。脈沖激光系統(tǒng)的許多應用得益于使用紫外、紅外或者可見光譜區(qū)域中波長。利用諧波產生的波長轉換器是對近紅外的高功率脈沖輻射進行轉換的技術，例如，通過二次諧波產生，把1064nm或1032nm的波長轉換為532nm或516nm的較短波長，以及通過三次諧波產生轉換成255nm或346nm，類似地，可以轉換成更高的諧波。也可以使用非線性混合取得較長紅外波長。通常將BBO(偏硼酸鋇)、LBO(三硼酸鋰硼酸鋇)、KTP(磷酸鈦氧鉀)以及其它示例的非線性晶體用于對于諧波倍增、諧波混合以及參數(shù)混合等用于諧波產生，以便產生與基本激光波長相比更短或更長波長的其它波長的高功率輻射。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用光纖放大器的脈沖特性可調諧的穩(wěn)定高功率脈沖激光器400的簡化示意性示例。在圖4中示例的實施例中，示出了控制器和電驅動器連接到注入激光源110(也稱作穩(wěn)定光源)的注入激光源驅動器401、連接到可調諧脈沖源130的信號源驅動器402、連接到第一光纖放大器泵源154的第一放大器驅動器403、連接到第二光纖放大器泵源254的第二放大器驅動器404，其中，所有四個電驅動器連接到控制器405。控制器405通常是編程為控制激光系統(tǒng)的工作的計算機。特別地，控制器405可以提供從可調諧脈沖源130產生期望的脈沖列所需的信息以使得脈沖的輸出列470具有針對特定應用的期望特性。這種特性包括脈沖峰值功率、脈沖長度、脈沖之間的時間間隔、脈沖上升時間和下降時間和時域沖形狀等。還可以由控制器使用該信息，從而通過控制第一放大器驅動器403和第二放大器驅動器404來使放大器系統(tǒng)260的特性最優(yōu)化。例如，在低峰值功率信號脈沖的情況下，有利的是從第二光纖放大器泵源254提供減小的泵浦功率以降低放大受激輻射(ASE);控制器可以把此信息發(fā)送給第二放大器驅動器404。另外，可以由控制器405使用此信息來優(yōu)化時域脈沖形狀，以便降低光纖放大器中的增益飽和。可以在題為“MethodsandSystemsforaPulsedLaserSourceEmittingShapedOpticalWaveforms”的普通受讓美國專利No.7，428，253中找到額外信息，其公開內容對應所有目的通過引用并入本文。此外，可以由控制器405使用該信息以優(yōu)化脈沖形狀，從而降低可調諧脈沖源中的任何非線性或熱效應。在使用半導體二極管激光器的可調諧脈沖源中，長脈沖寬度一例如100ns、200ns、500ns或更長——會半導體激光器有源區(qū)域的加熱而導致脈沖變形。參照圖4，本發(fā)明的實施例可以包括具有第一、第二、第三以及第四端口114、116、118以及122的組合器420，以及耦合至組合器420的第四端口122的檢測器410。檢測器410將監(jiān)測通過放大器260向后傳輸?shù)暮笙騻鞑ス?。后向傳播光將在第三端?18處進入組合器和在第四端口122處離開組合器420，隨后將被檢測器410檢測到。這種后向傳播光包括后向受激拉曼光、受激布里淵散射、后向ASE、反射光或者其它可能的例子。檢測器410被耦合到控制器405以提供關于檢測的后向傳播光的反饋。通過檢測和監(jiān)測該經由放大器260向后傳輸?shù)墓?，可以通過使用控制器410優(yōu)化激光系統(tǒng)的性能。例如，出現(xiàn)較高水平的后向ASE意味著在光纖放大器260中增益未被耗盡?？刂破骺梢噪S后通過向第一放大器驅動器403或第二放大器驅動器404發(fā)送指示以降低提供給光纖放大器的泵浦功率?？商孢x地，控制器可以通過向信號源驅動器402發(fā)送指示以增加信號峰值功率。對本領域技術人員而言，存在許多已知的使用檢測器410采集的數(shù)據(jù)來優(yōu)化和控制激光器性能的示例?？梢栽陬}為“MethodsandSystemsforGainControlinPulsedOpticalAmplifiers”的普通受讓美國專利No.7，667，889中找到額夕卜信息，其公開內容對應所有目的通過引用并入本文。本領域技術人員應當明白，可以通過信號源驅動器402提供的驅動電流的等同電流脈沖參數(shù)部分地確定可調諧脈沖源130提供的信號脈沖的光脈沖參數(shù)。這樣的參數(shù)包括脈沖寬度、上升時間、下降時間、峰值功率和時域脈沖形狀等。在許多情況下，光脈沖的形狀和驅動電流脈沖的形狀基本上相同。因而，為了逐脈沖地獲取光脈沖列的如所期望的任意形狀變化，在驅動電流脈沖列上提供類似的變化。以此方式，可以通過使當?shù)卣{整由信號源驅動器402提供的驅動電流的脈沖參數(shù)，來針對每個信號脈沖實現(xiàn)期望的脈沖參數(shù)。從控制器405把用于提供驅動電流脈沖參數(shù)的指示發(fā)送給信號源驅動器402。如圖4中所示例的，激光系統(tǒng)可以包括電耦合到注入激光源和可調諧脈沖源的控制器?？刂破饔糜谡{整注入激光源和可調諧脈沖源的激光參數(shù)。在一些實施例中，光學組合器包括耦合到檢測器的第四端口。從檢測器接收的信號可以作為輸入提供至控制器。另夕卜，激光系統(tǒng)還可以包括耦合到可調諧脈沖源和控制器的電信號源驅動器。因而，根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以產生期望形狀的脈沖，如圖5A和5B中示出的方頂脈沖。同樣地，也可以產生如圖5C所示出的具有任意形狀的脈沖。此外，也可以產生如圖所示的在脈沖之間具有任意間隔的脈沖列。本領域普通技術人員將會想到信號脈沖的包括時域脈沖形狀、脈沖列以及脈沖間隔的許多變形、修改、以及替選方案。例如，本發(fā)明的實施例可以提供圖5A-5D中示例的脈沖的組合。期望能夠改變激光器的工作波長以與某個應用匹配。這可能涉及波長的較大改變。例如，波長的這種大改變可以如前所述利用非線性晶體中的諧波產生導致的波長偏移或者非線性晶體中的非線性混合來實現(xiàn)。還期望使波長改變較小以與要處理材料中的特定諧振匹配。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以調整由如前所述可調諧注入激光源110發(fā)射的穩(wěn)定光輻射的中心波長來使中心波長偏移。參照圖4，可以使用注入激光源驅動器401按照控制器405提供的指示，逐脈沖地改變穩(wěn)定光輻射的中心波長。、圖6A示例了通常的來自未經穩(wěn)定的可調諧脈沖源的激光輻射的示例。圖6B和6C示例了通常的使用光學穩(wěn)定輻射的脈沖信號的線寬和中心波長被鎖定的示例。注意，在未經穩(wěn)定的情況下的線寬La比圖6B和6C中示出的經穩(wěn)定的情況下的線寬Lb和Lc寬?？烧{諧脈沖源呈現(xiàn)出其上存在光增益的光譜區(qū)域；可調諧脈沖源的光譜寬度(BW)是其上存在增益的光譜的FWHM寬度(半高寬)。可調諧脈沖源的光譜帶寬由可調諧脈沖源的摻雜級別和構成材料決定。由于已知的增益窄化效應，脈沖光信號的線寬La可能實質上比可調諧脈沖源的光譜帶寬窄。光譜帶寬可以是脈沖信號光譜線寬的約十倍。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，注入信號的線寬比可調諧脈沖激光器的增益帶寬窄。與使用注入鎖定實現(xiàn)脈沖光信號的每個脈沖的期望光譜特性(如線寬和波長)一樣，注入鎖定的另一優(yōu)點在于穩(wěn)定這些特性以使得脈沖光信號的每個脈沖與脈沖列中的其它脈沖具有基本一致的波長、線寬、以及其它特性。在不存在任何穩(wěn)定輻射的情況下，可調諧脈沖源發(fā)出的輻射將會從可調諧脈沖源的光學諧振器腔內的噪聲建立，信號脈沖具有中心波長λa和線寬La?？梢酝ㄟ^組合因子(如最大光學增益的波長和可調諧脈沖源諧振器光學器件的波長反射率輪廓)確定中心波長。信號脈沖的中心波長和線寬還受其它因素(如溫度或者施加的電驅動電流)影響。例如，迅速改變的電流會導致在脈沖期間內的波長啁啾(脈沖實際上具有展寬的線寬)。因而，在不具備穩(wěn)定輻射的情況下，發(fā)射的中心波長、線寬和其它特性將按照環(huán)境、脈沖信號重復頻率、波形以及各種其它因素改變。不期望出現(xiàn)諸如線寬展寬和中心波長偏移這樣的改變，并且這種改變可能導致材料處理中的效率降低或其它不希望的結果，或者導致在利用非線性效應(例如諧波產生)時從基本波長向其它波長轉換時效率的降低。替代從噪聲建立信號脈沖，有利的是使用注入激光源來控制中心波長、線寬、偏振以及其它特性，從而為可調諧脈沖源提供穩(wěn)定的信號。當對于每單位波長，在可調諧脈沖源的光學諧振器腔中存在水平明顯高于背景噪聲的穩(wěn)定輻射時，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的線寬、中心波長以及其它特性在。這種情況的結果是來自可調諧脈沖源的輸出的光譜基本上與穩(wěn)定輻射的光譜類似，并且可以很大程度上不依賴于可調諧脈沖源的電驅動條件。例如，參照圖1，來自注入激光源110的穩(wěn)定輻射把輻射發(fā)射到組合器120的第一端口114，在組合器120中所述輻射被傳輸?shù)浇M合器120的第二端口116，并且離開該第二端口116從而進入可調諧脈沖源130的光學諧振器腔。在可調諧脈沖源130的光學諧振器腔中，當來自注入激光源110的線寬為Lb并且中心波長為λb的穩(wěn)定光輻射具有顯著高于背景噪聲的功率級別時，從該穩(wěn)定的光輻射建立信號脈沖，信號脈沖的中心波長將為Xb，線寬將近似為Lb。同樣地，如果如圖6C中所示，把穩(wěn)定光輻射的中心波長和線寬分別改為Xe和Lc，則信號脈沖的中心波長和線寬也將被分別改變?yōu)棣薱和近似為Lc。注意，如圖6B和6C中所示，注入激光源110的中心波長在可調諧脈沖源130的增益帶寬內?？梢允褂霉β始墑e較低(如，微瓦或毫瓦范圍)的穩(wěn)定光輻射來以此方式注入鎖定激光。例如，注入激光源發(fā)射的穩(wěn)定光輻射的功率可以為50mW或更高，或者為O.5mff或更低。另外，可以按照應用選取穩(wěn)定輻射光譜特性。例如，可以選取光譜特性以使光纖放大器中的非線性效應(如受激布里淵散射(SBS))最小化，或者使非線性晶體中的光學諧波轉換最優(yōu)化。光纖放大器中的SBS強烈依賴于光纖中窄信號線寬的傳播。在本發(fā)明的一個實施例中，注入激光源是經FBG穩(wěn)定的半導體二極管激光器，其中，選取FBG反射率和帶寬以提供在50pm和500pm之間的寬線寬以降低SBS的產生。同樣地，中心波長不必是1064nm，而可以是諸如例如976nm、1030nm、1300nm、1550nm或可以選擇其它的許多波長。本發(fā)明把來自可調諧脈沖源的高峰值功率光脈沖的產生與注入激光源的受控的光譜或其它特性相結合。注入激光源可以控制的其它特性包括偏振和發(fā)散角。例如，偏振光束對于一些材料處理應用是重要的。注入激光源可以控制的特性不限于所提到的特性。圖7是圖示了提供以穩(wěn)定的中心波長和線寬為特征的激光脈沖的方法的簡化流程圖。方法700包括提供光輻射(702)。作為示例，可以使用注入激光源產生光輻射，并且隨后用于穩(wěn)定本說明書通篇詳細說明的第二激光器。可以使用注入激光源(也稱作穩(wěn)定激光源)產生光輻射。注入激光源可以是經光纖布拉格光柵穩(wěn)定的半導體二極管激光器、CW半導體激光器、脈沖半導體激光器、光纖激光器或者其組合等。光輻射被耦合到光學組合器的第一端口中(704)，并且從光學組合器的第一端口傳輸至光學組合器的第二端口(706)。方法還包括把來自第二端口的光輻射信號耦合到可調諧脈沖源中(708)。將使用光輻射來穩(wěn)定在可調諧脈沖源(也可以稱作信號源)中產生的輻射。該方法進一步包括使用可調諧脈沖源生成多個信號脈沖(710)和把多個信號脈沖耦合到光學組合器的第二端口中(712)。由于注入激光源提供的信號脈沖經注入鎖定而被穩(wěn)定，因此可以把信號脈沖稱作穩(wěn)定信號脈沖。方法還包括把多個信號脈沖從第二端口傳輸給光學組合器的第三端口(714)和從第三端口輸出多個信號脈沖(716)。如本說明書通篇所討論的，光學組合器可以是光學循環(huán)器。根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，該方法還包括把多個信號脈沖耦合到光學放大器的輸入端中，放大多個信號脈沖，以及在光學放大器的輸出端處輸出多個放大的信號脈沖。因而，此特定實施例可以提供經放大和穩(wěn)定光脈沖。光學放大器可以包括通過光學耦合器以光學方式耦合到光學有源光纖(例如，稀土摻雜光纖)的泵源。應當理解，圖7中示例的具體步驟提供根據(jù)本發(fā)明實施例的提供穩(wěn)定光脈沖的特定方法。也可以根據(jù)替選實施例執(zhí)行其它順序的步驟。例如，本發(fā)明的替選實施例可以按不同次序執(zhí)行以上敘述的步驟。此外，圖7中示例的各步驟可以包括對于各步驟適當?shù)匕锤鞣N順序執(zhí)行的多個子步驟。再者，可以按照特定應用添加或去除額外步驟。本領域普通技術人員將會想到許多變形、修改以及替選方案。圖8是示例了提供以穩(wěn)定的中心波長和線寬為特征的放大信號脈沖的方法的簡化流程圖。方法800包括從注入激光源或穩(wěn)定激光源提供穩(wěn)定光輻射(802)。方法還包括把穩(wěn)定光輻射耦合到光學組合器的第一端口以及把穩(wěn)定光輻射從第一端口傳輸至光學組合器的第二端口(804)，以及把來自光學組合器第二端口的穩(wěn)定光輻射耦合到可調諧脈沖源中(806)。該方法進一步包括從可調諧脈沖源生成穩(wěn)定信號脈沖(808)和把穩(wěn)定信號脈沖輸入到光學組合器的第二端口中(810)。該方法還包括把穩(wěn)定的信號脈沖從第二端口傳輸至光學組合器的第三端口，以及在光學放大器的輸入端處從光學組合器的第三端口接收穩(wěn)定信號脈沖(812)。放大(814)并從光學放大器的輸出端輸出(816)該穩(wěn)定的信號脈沖?？梢允褂孟⊥翐诫s光纖放大器執(zhí)行放大。應當理解，圖8中示例的具體步驟提供根據(jù)本發(fā)明實施例的提供經放大和穩(wěn)定的光脈沖的特定方法。也可以根據(jù)替選實施例執(zhí)行其它順序的步驟。例如，本發(fā)明的替選實施例可以按不同次序執(zhí)行以上敘述的步驟。此外，圖8中示例的各步驟可以包括對各步驟適當?shù)陌锤鞣N順序執(zhí)行的多個子步驟。再者，可以按照特定應用添加或去除額外步驟。本領域普通技術人員將會想到許多變形、修改以及替選方案。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了產生光脈沖的序列的系統(tǒng)，所述光脈沖可以在時間上并非是均勻分開的。此外，可以逐脈沖地以預定方式各自改動脈沖寬度和脈沖能量。如果需要，則可以逐脈沖地把激光器的中心波長移位。諸如打標、雕刻、微細加工以及切割的基于激光的材料處理已經使高峰值功率脈沖激光器得到廣泛使用。按照所要處理的材料和應用，可以針對當下的任務使脈沖特性與之相適應。對于多種應用，優(yōu)選地利用特定的光學時域脈沖形狀(如方形脈沖)處理，并且不會出現(xiàn)脈沖變形。例如，在存儲器芯片上對導電鏈路進行激光處理的領域中，優(yōu)選地使用基本上為方波的光脈沖。在其它應用中，使用線性偏振光會是有益的。根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例，圖9示出了示例性的激光處理系統(tǒng)900。系統(tǒng)900包括激光源902、波長轉換器906、信號源驅動器914、光學系統(tǒng)910、控制器918、傳感器922以及放置在工件夾持器930頂部上的工件926。激光源902提供具有某些特性(如波長、脈沖長度、時域脈沖形狀以及脈沖重復頻率)的激光脈沖。控制器918可以選擇波長。還可以通過使用控制器918借助波長轉換器調整波長。根據(jù)本發(fā)明的實施例可以通過信號源驅動器914借助控制器918調整脈沖長度、時域脈沖形狀以及脈沖重復頻率?？刂破?18可以提供用于處理特定材料的信息，如用于處理特定材料的理想時域脈沖形狀和脈沖長度。波長轉換器906可以把激光源902生成的波長轉換為基本波長的諧波，如，二次、三次或者四次諧波波長。雖然一些系統(tǒng)使用不同激光器，但可以使用公知非線性晶體中的諧波產生過程來從一個激光器獲得不同波長。例如，可以利用非線性晶體中的三次諧波來從波長為I.064μm的紅外激光器獲得波長為大約353nm的紫外光。波長轉換器906可以包括光束引導裝置，如裝配有檢流計的反射鏡。反射鏡可以快速改變來自激光源902的激光束的路徑以通過使用控制器918繞過波長轉換器906?？梢允褂霉鈱W系統(tǒng)910調整光束的光斑尺寸或光束形狀。光學系統(tǒng)910可以包括用于在工件926上會聚激光束的反射鏡和透鏡、以及用于把光束引導到工件926上各種位置的組件。在具體實施例中，用于引導光束的組件可以是裝配在檢流計上的反射鏡。可以使用控制器918控制光學系統(tǒng)910以及控制用于引導光束的組件的運動。例如，當在鉆孔過程中在工件926中切割孔時，控制器918可以控制光學系統(tǒng)910在需要切割孔的區(qū)域上以圓形形狀使光束掃描?？商孢x地，當在沖孔處理中在工件926中切割孔時，需要使激光束指向要被切割孔的區(qū)域并且多次重復激光脈沖以直接鉆孔。激光束可以利用移動由控制器918控制的工件夾持器930的移動階段，來處理夾持在工件夾持器930上的工件926的每個小區(qū)域。許多應用可能需要使用不同激光束的多個處理步驟。在一些情況下，處理并不具備足夠的重現(xiàn)性來準確預測改變激光參數(shù)的特定時間。在這種情況下，激光系統(tǒng)900可以使用傳感器922作為指示器來檢測和指示完成了處理步驟中一個步驟。傳感器922可以隨后向通過信號源驅動器914與激光源902通信的控制器918提供反饋信號以切換為另一處理步驟。使用傳感器922的一個優(yōu)點是可以使用傳感器922獲得的信息向控制器918提供反饋信號以在沒有激光處理中延遲的情況下改變或優(yōu)化激光參數(shù)。存在許多使用傳感器監(jiān)測處理序列或步驟的方式。在本發(fā)明的一個實施例中，傳感器922可以是用于隨著激光處理的產生而查看工件926的視覺系統(tǒng)，如視頻攝像器。在本發(fā)明的另一實施例中，傳感器922可以是用于檢測諸如從工件926發(fā)出光改變的指示的光電二極管。在本發(fā)明又進一步的實施例中，傳感器922可以是用于檢測諸如激光處理期間聲音響度或音調改變的指示的位于工件926附近的音頻檢測器。本領域普通技術人員將會想到許多變形、修改以及替選方案。可以在處理包括均質材料或不同材料多層結構的工件926的過程中使用激光器。例如，常常使用激光器去除其中一部分由金屬形成的電路的兩個接觸部之間的金屬導體，該電路沉積在由包括玻璃或介電材料在內的材料構成的絕緣基板上。工件926可以是具有至少兩層不同材料的多層結構。圖IOA不出了玻璃基板1006上的薄層金屬1002的不例。作為一個不例，金屬可以是鋁。圖IOB示出了通過使用第一組激光脈沖去除金屬層1002的一部分。形成三個區(qū)域，包含由于金屬層1002的去除而產生的一些碎片1014的區(qū)域1018、作為區(qū)域1018每側上金屬層1002剩余部分的區(qū)域IOlOa和1010b。第一組激光脈沖包括兩個用于快速去除金屬層1002的一部分的高能量的短脈沖?，F(xiàn)在參照圖10C，使用第二組激光脈沖去除或清除區(qū)域1018中的碎片1014。當從玻璃基板1006上去除金屬層1002時把第一組激光參數(shù)改變?yōu)榈诙M激光參數(shù)。第二組激光脈沖包括用于在不損壞玻璃基板1006的情況下清除碎片1014的五個低能量的長脈沖。在本發(fā)明的具體實施例中，激光波長可以是1064nm，可以使用摻鐿光纖放大器。在部分去除金屬層1002的第一個過程中，第一組激光脈沖可以各自具有5ns的脈沖長度和O.2mJ的脈沖能量。在清除碎片1014的第二個過程中，第二組激光脈沖可以各自具有IOOns的脈沖長度和O.05mJ的脈沖能量。在第一個和第二個過程這二者當中，可以使用20kHz的脈沖重復頻率。另一通常應用可以使用激光器鉆取貫穿多層電路板的通孔，其中，多層中的每個層為導體(例如銅)和絕緣體(例如玻璃填充環(huán)氧樹脂或熱塑性塑料)間的交替。每層會需要激光參數(shù)不同的參數(shù)組以優(yōu)化電路板特定材料的激光處理。例如，對于退火或清除可以使用長方形脈沖，而短脈沖或超快脈沖可以用于精確去除少量材料。盡管短脈沖可以在材料上產生干凈或尖銳去除邊緣，但由于與短脈沖關聯(lián)的較低的能量，因此與長脈沖相比短脈沖的去除率較低。因此，選擇針對特定材料的脈沖能量、脈沖長度、時域脈沖形狀以優(yōu)化激光處理是重要的。圖11不出了電路板的簡化橫截面圖。電路板1100包括第一材料的第一層1106、第二材料的第二層1110、第一材料的第三層1114、第二材料的第四層1118和基板1122。在一些實施例中，把基板或電路板稱作工件。通過使用激光脈沖貫穿第一和第二層1106和1110鉆取圓通孔1102a，貫穿第三和第四層1114和1118鉆取圓通孔1102b。第一材料可以是金屬，例如銅，而第二材料可以是聚合物，例如聚酰亞胺。第一和第二層1106和1110的通孔1102a的尺寸可以與第三和第四層1114和1118中通孔1102b不同。在本發(fā)明的具體實施例中，激光源1102的基本波長可以為1064nm。當貫穿第一材料(例如銅)的第一層1106和第三層1114鉆取時，因為銅材料基本上反射1064nm的基本波長，所以可以使用激光源1102的三次諧波波長(353nm紫外線)。激光參數(shù)可以包括O.05mJ的脈沖能量、以及5ns的脈沖長度?？梢园炎贤夤鈺墼谛」獍叱叽缟弦蕴峁┲辽?0J/cm2的高能量密度?？梢酝ㄟ^以50kHz脈沖重復頻率的激光脈沖在第一材料(例如銅)的第一和第三層1106和1114中鉆孔來形成通孔1102a和1102b。當貫穿第二材料(例如聚酰亞胺)的第二層1110和第四層1118鉆取時，可以通過配置反射鏡以引導來自激光源1102的激光束繞過波長轉換器1106使用1064nm的基本波長。可以通過以O.5mJ的脈沖能量、IOOns的脈沖長度以及IOkHz的脈沖重復頻率進行沖孔來形成第二和第四層1110和1118中的通孔1102a和1102b。脈沖的總數(shù)量可以大于100個脈沖。在特定實施例中，可以使用輔助氣流幫助清除激光處理中生成的碎片?？梢允褂靡曈X系統(tǒng)作為用于使當?shù)卮_定切換激光參數(shù)的處理中的傳感器。視覺系統(tǒng)可以檢測火花的亮度和光譜信息以表明正處理的材料是金屬還是塑料。根據(jù)本發(fā)明實施例的使用激光參數(shù)不同的參數(shù)組的一個優(yōu)點是由于調整激光參數(shù)所需的時間短于相繼的激光脈沖之間的時間，因此在以多于一遍的次數(shù)來處理整個工件的情況下，不會在兩個遍數(shù)相鄰的處理之間產生任何時間延遲。此技術需要基本上短于需要至少兩個不同激光器來處理多層結構的處理的情況下的處理時間。當使用至少兩個不同的激光器時，重新實現(xiàn)進行連續(xù)激光鉆取或清除的區(qū)域中的每個區(qū)域的對準是困難和耗時的，其中每個這樣的區(qū)域已在先前被處理。在本發(fā)明的另一實施例中，在工件上執(zhí)行單遍處理而非多遍處理(在使用多于一個激光器的情況下出現(xiàn))。通常把正處理的工件(例如，印刷電路板)移動到各種位置花費的時間大于處理工件(例如，鉆取一組通孔)花費的時間，因此在采用單遍處理的實施例的情況下，單遍處理相比于傳統(tǒng)處理而言的優(yōu)點在于使吞吐量最大化。所以單遍處理可以減小總處理時間。因而，此實施例可以通過使用本說明書通篇描述的靈活的激光系統(tǒng)提供使吞吐量的顯著提升的優(yōu)點。再者，使用激光參數(shù)不同的參數(shù)組的技術還優(yōu)于使用單組參數(shù)處理不同材料。當在處理材料不同的工件的過程中使用單組參數(shù)時，該組參數(shù)對于材料中的任一種材料可能均不是優(yōu)化的參數(shù)，因而使激光處理花費較長時間或產生不期望的副作用，例如產生蝕損、起壟或者燒損區(qū)等。運用本發(fā)明的實施例，可以注入鎖定脈沖半導體激光器。額外地，本發(fā)明的實施例使用光纖放大器實現(xiàn)對注入鎖定半導體激光器產生的穩(wěn)定脈沖的放大。根據(jù)本發(fā)明的實施例，光纖放大器提供包括高增益、低損耗以及泵浦激光器便于光纖耦合等優(yōu)點?？烧{諧脈沖源提供包括對激光脈沖塑形，以及提供各種重復頻率等的優(yōu)點。應當注意，本發(fā)明的實施例由于運用注入鎖定來把輸出波長保持為預定值，因此能夠在實現(xiàn)在最小負面作用的情況下改變重復頻率。圖14是示例了提供根據(jù)本發(fā)明實施例的經放大和穩(wěn)定的激光脈沖的方法的簡化流程圖。方法1400包括提供注入激光源(1410)和從注入激光源提供光輻射信號(1412)。方法還包括基于光福射信號穩(wěn)定可調諧脈沖源(1406)以產生穩(wěn)定信號脈沖(1408)。該方法進一步包括在光纖放大器中放大穩(wěn)定的信號脈沖(1410)并輸出經放大的穩(wěn)定信號脈沖(1412)。在實施例中，光纖放大器包括以光學方式耦合到光學有源光纖的泵源。作為示例，注入激光源可以包括連續(xù)波半導體激光器，可調諧脈沖可以包括脈沖半導體激光器。運用本發(fā)明的實施例，經放大且穩(wěn)定的信號脈沖的峰值功率可以大于lkW。雖然針對特定實施例和其具體示例描述了本發(fā)明，但應當理解，其它實施例會落在本發(fā)明的精神和范圍內。因此應當連同等同物它們的全部范圍一起參考所附權利要求來確定本發(fā)明的范圍。權利要求1.一種激光系統(tǒng),包括注入激光源，其具有輸出并且能夠操作從而提供以第一波長、第一線寬和輸出功率為特征的激光輸出；以增益帶寬為特征的可調諧脈沖源，其能夠操作以提供具有平均功率的輸出信號，所述輸出信號包括多個光脈沖，所述多個光脈沖中的每個光脈沖以第二波長、第二線寬以及峰值功率為特征；以及光學組合器，具有耦合到所述注入激光源的輸出端的第一端口，耦合到所述可調諧脈沖源的第二端口以及第三端口。2.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述光學組合器包括三端口光學循環(huán)器。3.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述注入激光源包括連續(xù)波半導體激光器。4.如權利要求3所述的激光系統(tǒng)，其中，所述連續(xù)波半導體激光器包括光纖布拉格光柵穩(wěn)定半導體激光器。5.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述注入激光源包括脈沖寬度實質上比所述多個光脈沖中每個光脈沖的脈沖寬度更寬的脈沖半導體激光器。6.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述可調諧脈沖源包括半導體激光器。7.如權利要求6所述的激光系統(tǒng)，其中，所述半導體激光器的前端面反射率小于I%。8.如權利要求7所述的激光系統(tǒng)，其中，所述前端面反射率小于0.01%。9.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述可調諧脈沖源包括半導體光學放大器，所述半導體光學放大器的第一側耦合到所述光學組合器的第二端口并且所述半導體光學放大器的第二側稱合到光纖布拉格光柵。10.如權利要求9所述的激光系統(tǒng),其中,所述光纖布拉格光柵特征在于在第一波長具有大于75%的反射率。11.如權利要求10所述的激光系統(tǒng)，其中，所述反射率大于95%。12.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述第一波長在增益帶寬內。13.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述第二線寬近似等于第一線寬。14.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，其中，所述第二波長近似等于第一波長。15.如權利要求I所述的激光系統(tǒng)，進一步包括耦合到所述第三端口的光學放大器，其中，所述光學放大器能夠操作以接收所述可調諧脈沖源的輸出信號并提供放大的輸出。16.如權利要求15所述的激光系統(tǒng)，其中，所述光學放大器包括光學有源光纖和光學耦合至所述光學有源光纖的泵源。17.一種用于提供多個信號脈沖的方法，所述方法包括提供光輻射；把光輻射耦合到光學組合器的第一端口中；把光福射信號從第一端口傳輸至光學組合器的第二端口；把來自第二端口的光輻射信號耦合到可調諧脈沖源中；生成多個信號脈沖；把所述多個信號脈沖耦合到第二端口中；把所述多個信號脈沖從第二端口傳輸至光學組合器的第三端口；以及從第三端口輸出所述多個信號脈沖。18.如權利要求17所述的方法，進一步包括把所述多個信號脈沖耦合到光學放大器的輸入端中；放大所述多個信號脈沖；以及在光學放大器的輸出端處輸出所述多個放大的信號脈沖。19.如權利要求18所述的方法，其中，光學放大器包括以光學方式耦合到光學有源光纖的泵源。20.—種用于提供放大和穩(wěn)定的激光脈沖的方法,所述方法包括從注入激光源提供光輻射信號；穩(wěn)定基于所述光福射信號的可調諧脈沖源以產生穩(wěn)定的信號脈沖；在光纖放大器中放大穩(wěn)定的信號脈沖；以及輸出經放大和穩(wěn)定的信號脈沖。21.如權利要求20所述的方法，其中，光纖放大器包括以光學方式耦合到光學有源光纖的泵源。22.如權利要求20所述的方法，其中，注入激光源包括連續(xù)波半導體激光器，并且可調諧脈沖源包括脈沖半導體激光器。23.如權利要求20所述的方法，其中，經放大和穩(wěn)定的信號脈沖的峰值功率大于lkW。全文摘要一種激光系統(tǒng)，包括注入激光源，其具有輸出并且能夠操作從而提供以第一波長，第一線寬，輸出功率為特征的激光輸出；激光系統(tǒng)還包括以增益帶寬為特征的可調諧脈沖源，其能夠操作以提供具有平均功率的輸出信號，所述輸出信號包括多個光脈沖，所述多個光脈沖中的每個光脈沖以第二波長，第二線寬以及峰值功率為特征；激光系統(tǒng)還包括光學組合器，具有耦合到所述注入激光源的輸出端的第一端口，耦合到所述可調諧脈沖源的第二端口以及第三端口。文檔編號H01S5/40GK102640370SQ201080031302公開日2012年8月15日申請日期2010年6月10日優(yōu)先權日2009年6月11日發(fā)明者伯努瓦·里德,圖利奧·帕納雷洛,斯特凡·卡普萊特申請人:Esi-熱光電子激光有限公司