CN105529605A - 一种激光处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种激光处理方法及装置，该方法通过电子时序控制器根据分别获取到的两台脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定出向第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，并根据发送频率，同步向第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使两台脉冲激光发射器在接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需脉冲激光。与现有技术相比，电子时序控制器可使脉冲发射重复频率不同的两台脉冲激光发射器发射的两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，从而可有效增加脉冲激光发射器的选择范围，进而可更加容易获取新波段的脉冲激光。

Description

一种激光处理方法及装置

技术领域

本申请涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光处理方法及装置。

背景技术

激光是指受激辐射产生的光放大，是一种高质量的光源，由于其具有方向性好、单色性好、相干性好、高亮度等特点，因此，激光一经问世之后，就受到了人们的广泛关注，与此同时，人们也不断通过多种科技手段试图将激光应用在多个领域之中，随着科学技术的不断发展以及人们对激光的不断深入研究，激光的应用范围将得到进一步的扩展。

激光通常都是具有特定波长的，而当前人们只能轻易的获取其中一部分波段的激光来进行应用，但是，对于一些特殊的领域内来说，则有时需要人们来获取一些新波段的激光来进行应用。为此，通常情况下，人们都是通过非线性光学技术来得到新波段的激光，诸如光混频、光参量振荡等等。非线性光学技术拓展了激光波段，扩大了激光的应用范围，但由于非线性转换效率较低，以连续激光作为基频光往往难以达到非线性转换阈值；脉冲激光峰值功率高，是产生非线性光学效应的理想光源，但如果要产生诸如和频、差频、参量振荡等非线性效应，就需要实现基频激光之间的脉冲同步。这就限制了利用非线性光学频率转换技术获取新波段激光的应用范围。

发明内容

本申请实施例提供一种激光处理方法及装置，用以解决现有技术中难以获取新波段脉冲激光的问题。

本申请实施例提供的一种激光处理方法，包括：

电子时序控制器分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率；

根据获取的所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率；

以所述发送频率，同步向所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射脉冲激光，并使得所述脉冲激光作为基频激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

本申请实施例提供的一种激光处理设备，包括：

第一脉冲激光发射器、第二脉冲激光发射器、电子时序控制器以及非线性介质；其中：

所述非线性介质设置在从第一脉冲激光发射器中射出的基频脉冲激光与从第二脉冲激光发射器中射出的基频脉冲激光的重合光路上，使得当两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质后，获得所需的脉冲激光；

所述电子时序控制器用于，分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，根据获取的所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，以所述发送频率，同步向所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

本申请实施例提供一种激光处理方法及装置，该方法通过电子时序控制器根据获取到的第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定出分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，并以确定出的发送频率，同步向第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，两路触发信号之间的延时可调，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。与现有技术相比，电子时序控制器可使脉冲发射重复频率不同的两台脉冲激光发射器所发射的两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，从而可有效的增加脉冲激光发射器的选择范围，进而可更加容易的获取新波段的脉冲激光。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种激光处理设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的激光处理的过程；

图3为本申请实施例提供的设有第三脉冲激光器的激光处理设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种激光处理设备的结构示意图。

在图1所示的激光处理设备中设有第一脉冲激光发射器，第二脉冲激光发射器、电子时序控制器以及一个非线性介质，其中，非线性介质设置在从第一脉冲激光发射器中射出的基频脉冲激光与从第二脉冲激光发射器中射出的基频脉冲激光的重合光路上，使得当两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质后，获得所需的脉冲激光。

而电子时序控制器则主要用于分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，根据获取的第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，并以该发送频率，同步向第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，两路触发信号之间的延时可调，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

在实际应用中，通常需要根据特定的情况来获取一个新波段的脉冲激光，因此，当需要获取该新波段的脉冲激光时，可采用如图1所示的激光处理设备来进行获取，具体获取过程如图2所示。

图2为本申请实施例提供的激光处理的过程，具体包括以下步骤：

S201：电子时序控制器分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率。

当通过和频技术、差频技术或参量振荡的方式来获取一个新波段的脉冲激光时，通常需要两台脉冲激光发射器所发射的两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，因此，在本申请实施例中，可通过电子时序控制器来控制第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器，使其发射出的基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，而由于要实现基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，就需要确定出第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，进而以获取到的发射脉冲重复频率为依据，来控制第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发射出的基频脉冲激光，因此，在控制第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发射基频脉冲激光之前，电子时序控制器需要分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率。

具体的，电子时序控制器可根据第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器的标称参数，或根据光电探测器接收的激光脉冲信号来从中获取到各脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，进而可根据获取到的各脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，来进行后续的步骤S202。

S202：根据获取的所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率。

当电子时序控制器分别获取到第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率后，可根据获取到的各脉冲发射重复频率，分别确定出向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，其中，该触发信号为能够使脉冲激光发射器发射基频脉冲激光的信号，即，脉冲激光发射器接收到一个触发信号，则向外发射一个基频脉冲激光的脉冲。

需要说明的是，在实际应用中，要实现不同发射脉冲重复频率的两台脉冲激光发射器能够将发射出的激光脉冲同步射入到非线性介质中，这两台脉冲激光发射器的发射脉冲重复频率需要满足一定倍数关系，因此，在本申请实施例中，第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率可为第一脉冲激光发射器脉冲发射重复频率的整数倍，即，在选取脉冲激光发射器时，只需保证一台脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率可以调整为另一台脉冲激光发射器脉冲发射重复频率的整数倍即可。而电子时序控制器在确定向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率时，可将第一脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率确定为向第一脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，同时，可将第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率确定为向第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率。

S203：以所述发送频率，同步向所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

当电子时序控制器确定出向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率时，可根据确定出的触发信号的发送频率，同步向第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使得第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

具体的，在图1中，电子时序控制器中包括信号发生装置和可调延时装置，其中，信号发生装置主要用于分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号，使得当两台脉冲激光发射器接收到触发信号时，发射基频脉冲激光；而可调延时装置则主要用于控制信号发生装置，使得信号发生装置发送的两路触发信号之间得延时连续可调。

例如，假设第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器的发射脉冲重复频率分别为5Hz和10Hz，则电子时序控制器分别确定出向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率为5Hz和10Hz。电子时序控制器在确定出向各脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率后，使得信号发生装置可向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器同步发送触发信号，第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在接收到信号发生装置发送的触发信号后，可同步向非线性介质发射基频脉冲激光，其中，第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在接收到信号发生装置发送的触发信号后，可分别以1s发射5次基频脉冲激光和以1s发射10次基频脉冲激光的发射脉冲重复频率向非线性介质发射基频脉冲激光，通过在非线性介质前设置光电探测器获取两束激光的脉冲信号，通过可调延时装置调节两路触发信号之间的延时，使得第一脉冲激光发射器在1s内发射的第一个基频脉冲激光的脉冲与第二脉冲激光发射器在1s内发射的第一个基频脉冲激光的脉冲在时间上重合，第一脉冲激光发射器在1s内发射的第二个基频脉冲激光的脉冲与第二脉冲激光发射器在1s内发射的第三个基频脉冲激光的脉冲在时间上重合，即第二脉冲激光发射器发射的基频脉冲激光的脉冲的一部分是轮空的，而未轮空的部分则与第一脉冲激光发射器发射的基频脉冲激光的脉冲是在时间和空间上重合的，因此，即实现了第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器射入到非线性介质中发生非线性光学效应，得到所需的脉冲激光。

需要说明的是，针对不同的脉冲激光发射器，上述说明的信号发生装置可相应的发送能够使脉冲激光发射器发射基频脉冲激光的触发信号，如，针对Spectra-Physics公司的Quantum-Ray系列Nd：YAG脉冲激光发射器来说，由于该脉冲激光发射器在发射基频脉冲激光时需要接收到氙灯开关信号和Q触发信号这两路信号后，才能将基频脉冲激光发射出去，因此，信号发生装置可针对该激光发射器，向其分别发送氙灯开关信号和Q触发信号这两路信号。

与现有技术相比，电子时序控制器可使发射脉冲重复频率不同的两台脉冲激光发射器所发射的两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，从而可有效的增加脉冲激光发射器的选择范围，进而可更加容易的获取新波段的脉冲激光。

在实际应用中，由于两束基频脉冲激光在同步射入到非线性介质后，两束基频脉冲激光需要达到一定的强度，才能在非线性介质中发生非线性光学效应，进而产生新波段的脉冲激光，因此，为了使基频脉冲激光能够达到在非线性介质中所能发生非线性光学效应的临界强度，可在激光处理设备中增设如图1所示的若干个透镜，其中，该透镜可设置在脉冲激光发射器到非线性介质之间的光路上。当该透镜设置在脉冲激光发射器到非线性介质之间的光路上时，可对脉冲激光发射器所发射出的基频脉冲激光进行会聚，进而提高基频脉冲激光的功率密度，使得当两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质中后，可在非线性介质中发生非线性光学效应，得到新波段的脉冲激光。

需要说明的是，上述说明的透镜的焦距没有具体的限制，即可根据实际情况，来选择适当焦距的透镜，来对脉冲激光发射器发射出的基频脉冲激光进行会聚。

由于脉冲激光发射器和非线性介质都存在一定的物理体积，则脉冲激光发射器的脉冲激光发射端和非线性介质的脉冲激光入射端可能无法完全相互对应，进而可能会使脉冲激光在激光处理设备中进行传播时，无法准确的射到非线性介质的激光入射端，为了有效的避免这一情况的发生，可在该激光处理设备中添加若干个如图1所示的反光镜，其中，该反光镜上设有能够反射指定波段脉冲激光的反射膜，使得脉冲激光发射器发射出基频脉冲激光在到达反光镜后，可进行反射，将基频脉冲激光反射至非线性介质的激光入射端。

需要说明的是，为了能够进一步的提高所能获取的新波段脉冲激光的范围，可在本申请实施例中提供的激光处理设备中增设第三脉冲激光器，如图3所示。

图3为本申请实施例提供的设有第三脉冲激光器的激光处理设备的结构示意图。

在图3中，该第三脉冲激光器可设置在脉冲激光发射器向非线性介质所射出的两束脉冲激光中的其中一条光路上，使得当脉冲激光发射器发射出的一束基频脉冲激光射入到该第三脉冲激光器中后，可将该基频脉冲激光转变为设定波长的基频脉冲激光，并从该第三脉冲激光器中射出。当然，图3中所示的激光处理设备中也可设有两个第三脉冲激光器，而这两个第三脉冲激光器可分别设置在两个脉冲激光发射器向非线性介质所射出的两束脉冲激光的两个光路上。

例如，当人们想要获取中心波长为321nm的新波段脉冲激光时，可分别采用Nd：YLF和Nd：YAG这两台脉冲激光发射器作为脉冲激光发射源，其中，这两台脉冲激光发射器分别对应发射出527nm波长的基频脉冲激光以及532nm波长的基频脉冲激光，而在此之后，可根据设计需求，将能够射出810nm波长脉冲激光的钛宝石激光器设计在Nd：YLF脉冲激光发射器到非线性介质BBO晶体的光路上。当开启两台脉冲激光发射器时，Nd：YLF脉冲激光发射器所发射出的527nm波长的基频脉冲激光会射向钛宝石激光器，而钛宝石激光器在接收到该527nm波长的基频脉冲激光后，可发射810nm波长的脉冲激光，并将该810nm波长的脉冲激光射向非线性介质BBO晶体，使得该810nm波长的脉冲激光与Nd：YAG脉冲激光发射器发射的532nm波长的基频脉冲激光在非线性介质BBO晶体中发生非线性光学效应，进而得到321nm波长的新波段的脉冲激光。

需要说明的是，上述说明的钛宝石激光器为四镜折叠腔结构，产生810nm激光的建立时间固定，即，该钛宝石激光器不会改变基频脉冲激光的同步性。当然，也可根据实际的需求，采用其它的脉冲激光器，只需保证激光器不改变基频脉冲激光的同步性即可。

本申请实施例提供的激光处理设备可适用于大部分的脉冲激光，如红外脉冲激光、蓝脉冲激光等，尤其适用于紫外脉冲激光，由于通过诸如和频技术、差频技术、参量振荡等现有技术来获取新波段的紫外脉冲激光时，通常需要能射出特定波段脉冲激光的脉冲激光发射器作为激光发射源来射出基频脉冲激光，而脉冲激光发射器的发射脉冲重复频率通常都是一定的，即使发射脉冲重复频率可调，所能调节的范围也十分有限，而在进行和频、差频以及参量振荡时通常需要脉冲激光发射器同步将基频脉冲激光发射到非线性介质中，因此，现有技术中的解决方式是使用发射脉冲重复频率相同的两台脉冲激光发射器来进行和频、差频以及参量振荡，这就极大的限制了脉冲激光发射器的选取范围，给获取新波段紫外脉冲激光造成了困难，而由于本申请实施例提供的激光处理设备中设有电子时序控制器，因此，可保证即使两台脉冲激光发射器的发射脉冲重复频率不同，也可通过电子时序控制器的控制，使两台脉冲激光发射器发射出的两束基频脉冲激光可同步射入到非线性介质中，从而有效的增大了脉冲激光发射器的选取范围，进而大大的提高了能够获取的新波段的紫外脉冲激光的范围。

需要说明的是，除了上述说明的能够有效的获取新波段的紫外脉冲激光外，本申请实施例提供的激光处理设备也可适用于和紫外脉冲激光类似的特定脉冲激光，进而可提高能够获取的新波段的特定脉冲激光的范围。

本申请实施例提供一种激光处理方法及装置，该方法通过电子时序控制器根据获取到的第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定出分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，并以确定出的发送频率，同步向第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，两路触发信号之间的延时可调，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。与现有技术相比，电子时序控制器可使发射脉冲重复频率不同的两台脉冲激光发射器所发射的两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质中，从而可有效的增加脉冲激光发射器的选择范围，进而可更加容易的获取新波段的脉冲激光。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种激光处理方法，其特征在于，包括：

电子时序控制器分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率；

根据获取的所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率；

以所述发送频率，同步向所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射脉冲激光，并使得所述脉冲激光作为基频激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率为第一脉冲激光发射器脉冲发射重复频率的整数倍；

确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，具体包括：

确定向第一脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率为所述第一脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率；

确定向第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率为所述第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所需的脉冲激光为紫外脉冲激光。

4.一种激光处理设备，其特征在于，所述设备包括：第一脉冲激光发射器、第二脉冲激光发射器、电子时序控制器以及非线性介质；其中：

所述非线性介质设置在从第一脉冲激光发射器中射出的基频脉冲激光与从第二脉冲激光发射器中射出的基频脉冲激光的重合光路上，使得当两束基频脉冲激光同步射入到非线性介质后，获得所需的脉冲激光；

所述电子时序控制器用于，分别获取第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，根据获取的所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器的脉冲发射重复频率，确定分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号的发送频率，以所述发送频率，同步向所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述电子时序控制器包括：

信号发生装置和可调延时装置；

所述信号发生装置，用于分别向第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器发送触发信号，使得当两台脉冲激光发射器接收到所述触发信号时，发射基频脉冲激光；

所述可调延时装置，用于控制所述信号发生装置，使得信号发生装置以所述发送频率，同步向所述第一脉冲激光发射器和第二脉冲激光发射器发送触发信号，使第一脉冲激光发射器以及第二脉冲激光发射器在分别接收到触发信号后，同步发射基频脉冲激光，并使得所述基频脉冲激光同步射入非线性介质，以得到所需的脉冲激光。

6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

设置在脉冲激光发射器到非线性介质之间的光路上的透镜，用于将所述脉冲激光发射器发射出的基频脉冲激光进行会聚。

7.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

若干个反光镜，用于将脉冲激光发射器发射出的基频脉冲激光反射至所述非线性介质。

8.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述所需的脉冲激光为紫外脉冲激光。