一種基于電光晶體的脈沖激光合束裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高功率激光器領域，具體涉及一種基于電光晶體的脈沖激光合束裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]隨著激光技術的不斷發(fā)展和成熟，高功率激光具有越來越廣泛的應用，深刻地影響了多個行業(yè)的發(fā)展。按工作方式劃分高功率激光主要分為高峰值功率激光(即高能脈沖激光)和高平均功率激光。
[0003]對于高能脈沖激光，在多種應用領域要求激光具有一定的重復頻率。然而直接提高高能脈沖激光器運行的重復頻率，將會產生嚴重的熱效應，從而影響激光器的性能，甚至導致激光器輸出脈沖能量下降或者不能工作。對于高平均功率激光，應用需求對激光輸出功率不斷提出更高要求，而單路激光功率提升有限，難以實現(xiàn)較高的平均輸出功率。
[0004]因此，無論是對于高能脈沖激光還是對于高平均功率激光，提高脈沖激光的重復頻率都是亟需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明人認為應該通過脈沖激光合束解決該問題，對于高能脈沖激光，時序合束能夠提高激光脈沖輸出的重復頻率，對于高平均功率激光，時序合束能夠提高輸出激光的平均功率。本發(fā)明提供一種基于電光晶體的脈沖激光合束裝置及其方法，本發(fā)明巧妙利用電光晶體、電光晶體驅動電路、偏振合束器、同步機和脈沖激光的特點，將多路脈沖激光合束成一路激光，在不降低脈沖能量的前提下提高脈沖激光輸出的重復頻率和平均功率。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0007]—種基于電光晶體的脈沖激光合束裝置，包括:
[0008]2n個激光器，分別為第一激光器、第二激光器.??第2 n激光器，其中η為多2的正整數；
[0009]η個偏振合束器，分別為第一偏振合束器、第二偏振合束器.??第η偏振合束器；
[0010]η個電光晶體，分別為第一電光晶體、第二電光晶體.??第η電光晶體；
[0011]η個電光晶體驅動電路，分別為第一電光晶體驅動電路、第二電光晶體驅動電路..?第η電光晶體驅動電路，每一個所述電光晶體驅動電路均與一個所述電光晶體連接;
[0012]同步機，與所述激光器和電光晶體驅動電路相連接；
[0013]所述激光器的輸出口朝向所述偏振合束器，所述偏振合束器和電光晶體沿脈沖激光傳播方向依次排列為:第一偏振合束器、第一電光晶體、第二偏振合束器、第二電光晶體..?第η偏振合束器、第η電光晶體。
[0014]進一步，所述第一偏振合束器包括2m個分偏振合束器，m為正整數，所述分雙偏振合束器排列為一條直線，所述分偏振合束器對稱排列。
[0015]進一步，所述第一電光晶體包括2m個分電光晶體，所述第一電光晶體驅動電路包括2m個分電光晶體驅動電路，每一個所述分電光晶體均與一個所述分電光晶體驅動電路連接，所述分電光晶體驅動電路均與所述同步機連接。
[0016]進一步，所述偏振合束器為雙折射晶體、薄膜偏振片、偏振合束片或玻璃堆。
[0017]另，本發(fā)明還提供一種利用如上述的脈沖激光合束裝置的合束方法，包括以下步驟:
[0018](1)脈沖時序相互錯開的2。束脈沖激光分別垂直入射到第一偏振合束器，其中2n 1束脈沖激光為尋常光，2n 1束脈沖激光為非尋常光，通過第一偏振合束器合束后，得到2n 1束第一同光路激光，η為多2的正整數；
[0019](2) 2η1束第一同光路激光在不同時刻分別透射過第一電光晶體，將其中2 η 2束第一同光路激光偏轉為尋常光，其余第一同光路激光偏轉為非尋常光，得到2η 1束第一合束激光;
[0020](3)將所述第一合束激光重復進行步驟(1)和步驟(2)，直至得到1束第η同光路激光；
[0021](4)所述第η同光路激光透射過第η電光晶體，將第η同光路激光偏轉為偏振狀態(tài)相同的激光，得到最終合束激光。
[0022]進一步，所述步驟(1)中，所述脈沖時序相互錯開為所述第一激光器至第η激光器均由同步機控制，使由第一激光器輸出的第一脈沖激光、第二激光器輸出的第二脈沖激光、..?和第η激光器輸出的第η脈沖激光的脈沖在時間順序上相互錯開。
[0023]進一步，所述步驟(2)中，所述偏轉為所述第一同光路激光通過第一電光晶體時，第一電光晶體驅動電路向第一電光晶體間斷的加載半波電壓，使同一束第一同光路激光只有一種偏振狀態(tài)。
[0024]進一步，所述步驟(4)中，所述偏轉為所述第η同光路激光通過第η電光晶體時，第η電光晶體驅動電路向第η電光晶體間斷的加載半波電壓，使第η同光路激光只有一種偏振狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明的有益效果如下:
[0026](1)將電光晶體、電光晶體驅動電路、激光器與同步機相結合，將偏振合束器的性質、電光晶體的性質和脈沖激光的特點相互配合，將多路脈沖激光合束成一路激光，在不降低脈沖能量的前提下提高脈沖激光輸出的重復頻率和平均功率；
[0027](2)通過同步機對多路脈沖激光時序上的控制，可以得到脈沖間隔時間相同或不同的合束脈沖激光；
[0028](3)采用多個激光器、偏振合束器、電光晶體和電光晶體驅動電路，實現(xiàn)合束裝置的串聯(lián)，達到多級合束的目的；
[0029](4)偏振合束器采用多個分偏振合束器，電光晶體采用多個分電光晶體，便于激光器的二維空間排布，大大減小偏振合束器的厚度和單個面積，減小電光晶體的單個面積，降低成本；
[0030](5)激光器輸出的脈沖激光可以為重復運行的脈沖，也可以是單次脈沖，可以具有不同的脈沖形狀、脈沖寬度、波長、光譜寬度、啁啾特性、幅度等特性。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實施例一的合束裝置的整體結構示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明合束前后的脈沖激光形狀圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例二的合束裝置整體結構示意圖。
[0034]圖中一第一雙折射晶體，12—第二雙折射晶體，13—第二雙折射晶體，21—第一電光晶體，22一第二電光晶體，23一第二電光晶體，31 一第一聲光晶體驅動電路，32一第二聲光晶體驅動電路，33一第二聲光晶體驅動電路，41 一第一激光器，42一第二激光器，43一第三激光器，44一第四激光器，45一第五激光器，46一第六激光器，47一第七激光器，48一第八激光器，5一同步機，411 一第一脈沖激光，421—第二脈沖激光，431—第二脈沖激光，441 一第四脈沖激光，6—最終合束激光。
【具體實施方式】
[0035]為了使本領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0036]實施例一:
[0037]如圖1所示，一種基于電光晶體的脈沖激光合束裝置，沿脈沖激光傳播方向依次包括:第一雙折射晶體11、第一電光晶體21、第二雙折射晶體12和第二電光晶體22，所述第一電光晶體21的光軸垂直于第一雙折射晶體11的光軸與所述第一入射面法線所組成的平面，所述第一入射面為脈沖激光入射的第一雙折射晶體11的一表面，所述第二電光晶體22的光軸垂直于第二雙折射晶體12的光軸與第二入射面法線所組成的平面，所述第二入射面為平行于所述第一入射面的第二雙折射晶體12 —表面。本實施例中的雙折射晶體還可以為薄膜偏振片、偏振合束片、玻璃堆或其他偏振合束器。合束裝置還包括第一電光晶體驅動電路31、第二電光晶體驅動電路32、第一激光器41、第二激光器42、第三激光器43和第四激光器44，第一電光晶體驅動電路31與所述第一電光晶體11連接，第二電光晶體驅動電路32與所述第二電光晶體12連接，所述第一激光器41、第二激光器42、第三激光器43和第四激光器44的激光輸出口均垂直于所述第一雙折射晶體11的第一入射面；所述第三激光器43與第一激光器41的距離為山.tan α，山為所述第一雙折射晶體11的厚度，α為所述第一雙折射晶體11對第三激光器43輸出的第三脈沖激光431的折射角，所訴第三激光器43輸出的第三脈沖激光431為非尋常光，所述第一激光器41輸出的第一脈沖激光411為尋常光，本領域技術人員根據雙折射晶體的性質，即可確定第三激光器43和第一激光器41的位置；所述第四激光器44與第二激光器42的距離為山.tan β，β為所述第一雙折射晶體11對第四激光器44輸出的第四脈沖激光441的折射角，所訴第四激光器44輸出的第四脈沖激光441為非尋常光，所述第二激光器42輸出的第二脈沖激光421為尋常光，本領域技術人員根據雙折射晶體的性質，即可確定第四激光器44和第二激光器42的位置；所述第一激光器41與所述第二激光器42的距離為d2.tan Θ，(12為所述第二雙折射晶體12的厚度，Θ為所述第二雙折射晶體12對第二合束激光的折射角，所述第二合束激光為所述第四脈沖激光與第二激光器42輸出的第二脈沖激光合束后所得，本領域技術人員根據雙折射晶體的性質，即可確定第一激光器41和第二激光器42的位置。
[0038]合束裝置還包括同步機5，分別與所述第一電光晶體驅動電路31、第二電光晶體驅動電路32、第一激光器41、第二激光器42、第三激光器43和第四激光器44連接。本發(fā)明將電光晶體、電光晶體驅動電路、激光器與同步機5相結合，將雙折射晶體的性質、電光晶體的性質和脈沖激光的特點相配合，將多路脈沖激光合束成一路激光，在不降低脈沖能量的前提下提高脈沖激光輸出的重復頻率和平均功