CN108963746B - 激光器的使用方法、脉宽可调的激光器及其使用方法 - Google Patents

激光器的使用方法、脉宽可调的激光器及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光器技术领域，提供了一种激光器的使用方法、脉宽可调的激光器及其使用方法。该脉宽可调的激光器包括第一反射单元、偏振分光单元、沿偏振分光单元相对第一反射单元的入射光路的方向依次设置的第一反射单元和激光增益介质以及沿偏振分光单元相对第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置的1/4波片、第一Q开关、第二Q开关和第二反射单元，1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，第一驱动单元与第一Q开关电连接，第二驱动单元与第二Q开关电连接。该方法通过第一Q开关和第二Q开关相互配合，实现了快速灵活的调节激光脉宽。

Description

激光器的使用方法、脉宽可调的激光器及其使用方法
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种激光器的使用方法、脉宽可调的激光器及其使用方法。
背景技术
随着激光技术的迅速发展，激光技术在各个领域所起的作用越来越巨大，从军用到民用，从科研到教学，从工业到农副业等众多领域。而与此同时，在工程应用中，对激光器的可靠性、工程化、稳定性、可装配型、多功能性、操作方便的要求也越来越高。
现有的激光器大都是单一脉宽的激光器。而目前提出的一些脉宽可调节的方案主要有以下三种：
第一种、通过斩波开关来实现调节脉宽，该方案只能向短脉宽斩波而不能向长脉宽方向发展，即脉宽只能变短，不能变长；另外，斩波方法调节脉宽伴随着的是能量的损失。例如，把100ns的激光脉冲输出变为10ns的脉冲输出，就要浪费大部分的能量。这部分的能量通过偏振片发射回谐振腔内，会影响整机的稳定。
第二种、通过移动全反射镜改变激光谐振腔长度来调节脉冲宽度。这种方法中激光谐振腔对平行度的要求比较高，需要在移台上进行操作，整个系统比较庞大，操作起来也比较繁琐，成本较高，不利于产品化推广。
第三种、通过移动受激布里渊散射池之间的距离来实现脉宽调谐，该方法脉宽调节过程缓慢，不利于工程化，难以产品化推广。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中灵活度差、操作繁琐的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种激光器的使用方法，所述激光器包括第一反射单元、激光增益介质、偏振分光单元、1/4波片、电光Q开关、第二反射单元、驱动单元以及用于泵浦所述激光增益介质的泵浦模块，所述第一反射单元和所述激光增益介质沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的入射光路的方向依次设置，所述1/4波片、所述电光Q开关和第二反射单元沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置，所述1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，所述驱动单元与所述电光Q开关电连接，该方法包括以下步骤：
S1、所述驱动单元在所述电光Q开关上施加电压U0，其中U0＝0，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述驱动单元在所述电光Q开关上施加电压U0’，其中U0’为λ/4电压，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述驱动单元在所述电光Q开关上施加电压U0”，其中U0”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1；
或，
S0、将所述1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、所述驱动单元在所述电光Q开关上施加电压U0，其中U0为λ/4电压，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述驱动单元在所述电光Q开关上施加电压U0’，其中U0’＝0，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述驱动单元在所述电光Q开关上施加电压U0”，其中U0”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
本发明的操作简便，通过在指定时间段对电光Q开关施加指定大小的电压，实现了快速灵活的调节激光脉宽。
本发明还要解决的是现有技术中系统复杂、损耗大、能量浪费严重、操作繁琐的技术问题。
为解决上述问题，本发明还提供了一种脉宽可调的激光器，该激光器包括第一反射单元、激光增益介质、偏振分光单元、1/4波片、Q开关、第二反射单元、第一驱动单元、第二驱动单元以及用于泵浦所述激光增益介质的泵浦模块，所述Q开关包括第一Q开关和第二Q开关，所述第一Q开关或第二Q开关为电光Q开关，所述第一反射单元和所述激光增益介质沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的入射光路的方向依次设置，所述1/4波片、所述第一Q开关、第二Q开关和第二反射单元沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置，所述1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，所述第一驱动单元与所述第一Q开关电连接，所述第二驱动单元与所述第二Q开关电连接。
其中，所述1/4波片的光轴与所述偏振分光单元的偏振通光方向之间的夹角为45°。
其中，所述激光增益介质的材质为Nd:GdVO4、Nd:YVO4、Nd:YAG或Yb：YAG。
其中，所述泵浦模块的泵浦方式为连续泵浦或准连续泵浦。
其中，所述第一Q开关和所述第二Q开关均为电光Q开关。
其中，所述电光Q开关的材质为KTP、BBO、RTP或LN。
其中，所述第一Q开关为声光Q开关，所述第二Q开关为电光Q开关。
本发明还提供了一种脉宽可调的激光器的使用方法，该方法包括以下步骤：
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U1，其中U1为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1’，其中U1’＝U1，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U2：当步骤S1中U1＝0时，U2为λ/4电压；当步骤S1中U1为λ/4电压时，U2＝0；所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2’，其中U2’＝U1’；经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U3，其中U3为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3’，其中U3’介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1；
或，
S0、将所述1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U1，其中U1为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1’，其中U1’为0或λ/4电压、且U1与U1’不相等，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U2：当步骤S1中U1＝0时，U2为λ/4电压；当步骤S1中U1为λ/4电压时，U2＝0；所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2’，其中U2’＝U1’；经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U3，其中U3为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3’，其中U3’介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
本发明还提供了另外一种脉宽可调的激光器的使用方法，该方法，包括以下步骤：
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1”，其中U1”为λ/4电压，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2”，其中U2”＝U1”，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3”，其中U3”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1；
或，
S0、将所述1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1”，其中U1”＝0，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2”，其中U2”＝U1”，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3”，其中U3”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
本发明结构简单、成本低廉、操作便捷，通过第一Q开关和第二Q开关相互配合，可实现快速灵活的调节激光脉宽。
附图说明
图1是本发明实施例1中一种脉宽可调的激光器的结构示意图；
图2是本发明实施例1中采用驱动单元为升压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法的实验结果图；其中图2(a)为电光Q开关上加载的电压与时间的关系图；图2(b)为电光Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图3是本发明实施例1中采用驱动单元为降压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法的实验结果图；其中图3(a)为电光Q开关上加载的电压与时间的关系图；图3(b)为电光Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图4是本发明实施例2中一种脉宽可调的激光器的结构示意图；
图5是本发明实施例3中采用第一驱动单元和第二驱动单元均为升压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图5(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图5(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图5(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图6是本发明实施例3中采用第一驱动单元和第二驱动单元均为升压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法二的实验结果图；其中图6(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图6(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图6(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图7是本发明实施例3中采用第一驱动单元和第二驱动单元均为降压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图7(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图7(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图7(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图8是本发明实施例3中采用第一驱动单元和第二驱动单元均为降压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法二的实验结果图；其中图8(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图8(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图8(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图9是本发明实施例3中采用第一驱动单元为升压式驱动单元、第二驱动单元为降压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图9(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图9(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图9(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图10是本发明实施例3中采用第一驱动单元为升压式驱动单元、第二驱动单元为降压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法二的实验结果图；其中图10(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图10(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图10(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图11是本发明实施例3中采用第一驱动单元为降压式驱动、第二驱动单元为升压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图11(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图11(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图11(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图12是本发明实施例3中采用第一驱动单元为降压式驱动单元、第二驱动单元为升压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图12(a)为第一Q开关上加载的电压与时间的关系图；图12(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图12(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图13是本发明实施例4中采用第二驱动单元为升压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图13(a)为第一Q开关上加载的射频信号与时间的关系图；图13(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图13(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图；
图14是本发明实施例4中采用第二驱动单元为降压式驱动单元的一种脉宽可调的激光器的使用方法一的实验结果图；其中图14(a)为第一Q开关上加载的射频信号与时间的关系图；图14(b)为第二Q开关上加载的电压与时间的关系图；图14(c)为第二Q开关上加载的电压与输出率的关系图。
附图说明：
1、泵浦；2、第一反射单元；3、激光增益介质；
4、偏振分光单元；5、1/4波片；6、电光Q开关；
7、第二反射单元；8、驱动单元；9、第一Q开关；
10、第二Q开关；11、第一驱动单元；12、第二驱动单元。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，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，都属于发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种脉宽可调的激光器的使用方法，该激光器包括第一反射单元、激光增益介质、偏振分光单元、1/4波片、电光Q开关、第二反射单元、驱动单元以及用于泵浦激光增益介质的泵浦模块，第一反射单元和激光增益介质沿偏振分光单元相对第一反射单元的入射光路的方向依次设置，1/4波片、电光Q开关和第二反射单元沿偏振分光单元相对第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置，1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，驱动单元与电光Q开关电连接，该方法包括以下步骤：
S1、驱动单元在电光Q开关上施加电压U0，其中U0＝0，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、驱动单元在电光Q开关上施加电压U0’，其中U0’为λ/4电压，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、驱动单元在电光Q开关上施加电压U0”，其中U0”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
按照上述过程对本发明进行实验，结果如下：
实验参数为：第一反射单元、第二反射单元的材质为K9玻璃或熔石英，其表面镀设有1064nm反射率大于99.5％的反射膜；激光增益介质为Nd:YVO4，掺杂浓度选为0.8％；电光Q开关的材质为BBO晶体；偏振分光单元的材质为K9玻璃或熔石英，其表面镀有偏振介质膜，且其水平偏振光透过率大于95％，垂直偏振光的反射率大于99％。
如图2(a)所示，当0-t1时间段内，电光Q开关上不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，电光Q开关上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，电光Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图2(b)所示，在t2-t3时间段内，若电光Q开关上不加载电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲；若电光Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若电光Q开关上加载电压接近λ/4电压时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲。
使用该脉宽可调的激光器时还可以采用下述方法，该方法包括以下步骤：
S0、将1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、驱动单元在电光Q开关上施加电压U0，其中U0为λ/4电压，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、驱动单元在电光Q开关上施加电压U0’，其中U0’＝0，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、驱动单元在电光Q开关上施加电压U0”，其中U0”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
按照上述过程对本发明进行实验，结果如下：
如图3(a)所示，由于已将1/4波片从光路中移出，因此当0-t1时间段内，电光Q开关上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t3时间段内，电光Q开关上不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t3-t3时间段内，电光Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图3(b)所示，在t3-t3时间段内，若电光Q开关上加载电压接近0时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲；若电光Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若电光Q开关上加载λ/4电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲。
因此，通过在指定时间段对电光Q开关施加指定大小的电压，就可快速灵活的连续调节激光脉宽。
实施例2
如图4所示，本发明实施例还提供了一种脉宽可调的激光器，该激光器包括第一反射单元、激光增益介质、偏振分光单元、1/4波片、Q开关、第二反射单元、第一驱动单元、第二驱动单元以及用于泵浦激光增益介质的泵浦模块，Q开关包括第一Q开关和第二Q开关，第一Q开关或第二Q开关为电光Q开关，第一反射单元和激光增益介质沿偏振分光单元相对第一反射单元的入射光路的方向依次设置，1/4波片、第一Q开关、第二Q开关和第二反射单元沿偏振分光单元相对第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置，1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，第一驱动单元与第一Q开关电连接，第二驱动单元与第二Q开关电连接。
优选地，1/4波片的光轴与偏振分光单元的偏振通光方向之间的夹角为45°。
优选地，激光增益介质的材质为Nd:GdVO4、Nd:YVO4、Nd:YAG或Yb：YAG。
优选地，泵浦模块的泵浦方式为连续泵浦或准连续泵浦。
优选地，第一Q开关和第二Q开关均为电光Q开关。
优选地，电光Q开关的材质为KTP(potassium titanium oxide phosphate，磷酸钛氧钾)、BBO(barium metaborate，偏硼酸钡)、RTP(Rubidium Titanyl Phosphate，磷酸氧钛铷)或LN(Lithium niobate，铌酸锂)。
优选地，第一Q开关为声光Q开关，第二Q开关为电光Q开关。
优选地，第一反射单元为激光增益介质上镀设的反射膜。
实施例3
本发明还提供了一种实施例2中第一Q开关和第二Q开关均为电光Q开关的脉宽可调的激光器的使用方法，该方法包括以下步骤：
S1、第一驱动单元在第一Q开关上施加电压U1，其中U1为0或λ/4电压，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U1’，其中U1’＝U1，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、第一驱动单元在第一Q开关上施加电压U2：若步骤S1中U1＝0时，U2为λ/4电压；若步骤S1中U1为λ/4电压时，U2＝0；第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U2’，其中U2’＝U1’；经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、第一驱动单元在第一Q开关上施加电压U3，其中U3为0或λ/4电压，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U3’，其中U3’介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
按照上述过程对本发明进行实验，结果如下：
实验参数为：第一反射单元、第二反射单元的材质为K9玻璃或熔石英，其表面镀设有1064nm反射率大于99.5％的反射膜；激光增益介质为Nd:YVO4，掺杂浓度选为0.8％；第一Q开关和第二Q开关的材质均为BBO晶体；偏振分光单元的材质为K9玻璃或熔石英，其表面镀有偏振介质膜，且其水平偏振光透过率大于95％，垂直偏振光的反射率大于99％。
如图5(a)和5(b)所示，当0-t1时间段内，第一Q开关和第二Q开关上均不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关上加载λ/4电压、第二Q开关上继续不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上不加载电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图5(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上不加载电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载电压接近λ/4电压时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲。
或，如图6(a)和6(b)所示，当0-t1时间段内，第一Q开关和第二Q开关上均不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关上加载λ/4电压、第二Q开关上继续不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上继续加载λ/4电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图6(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上加载电压接近0时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/4电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲。
或，如图7(a)和7(b)所示，当0-t1时间段内，第一Q开关和第二Q开关上均加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关上不加载电压、第二Q开关上继续加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上加载λ/4电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图7(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上加载电压接近0时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/4电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲。
或，如图8(a)和8(b)所示，当0-t1时间段内，第一Q开关和第二Q开关上均加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关上不加载电压、第二Q开关上继续加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上继续不加载电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图8(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上不加载电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载电压接近λ/4电压时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲。
使用该脉宽可调的激光器时还可以采用下述方法，该方法包括以下步骤：
S0、将1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、第一驱动单元在第一Q开关上施加电压U1，其中U1为0或λ/4电压，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U1’，其中U1’为0或λ/4电压、且U1与U1’不相等，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、第一驱动单元在第一Q开关上施加电压U2：若步骤S1中U1＝0时，U2为λ/4电压；若步骤S1中U1为λ/4电压时，U2＝0；第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U2’，其中U2’＝U1’；经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、第一驱动单元在第一Q开关上施加电压U3，其中U3为0或λ/4电压，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U3’，其中U3’介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
按照上述过程对本发明进行实验，结果如下：
如图9(a)和9(b)所示，由于已将1/4波片从光路中移出，因此当0-t1时间段内，第一Q开关上不加载电压、第二Q开关上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关和第二Q开关均上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上不加载电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图9(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上加载电压接近0时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/4电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲。
或，如图10(a)和10(b)所示，由于已将1/4波片从光路中移出，因此当0-t1时间段内，第一Q开关上不加载电压、第二Q开关上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关和第二Q开关均上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上继续加载λ/4电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图10(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上不加载电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载接近λ/4电压时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲。
或，如图11(a)和11(b)所示，由于已将1/4波片从光路中移出，因此当0-t1时间段内，第一Q开关上加载λ/4电压、第二Q开关上不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关和第二Q开关上均不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上加载λ/4电压、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图11(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上不加载电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载电压接近λ/4电压时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲。
或，如图12(a)和12(b)所示，由于已将1/4波片从光路中移出，因此当0-t1时间段内，第一Q开关上加载λ/4电压、第二Q开关上不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关和第二Q开关上均不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上继续不加载电压、而第二Q开关上加载0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图12(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上加载电压接近0时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/4电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲。
实施例4
本发明还提供了一种实施例2中第一Q开关为声光Q开关、第二Q开关为电光Q开关的一种脉宽可调的激光器的使用方法，该方法，包括以下步骤：
S1、第一驱动单元在第一Q开关上施加射频信号，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U1”，其中U1”为λ/4电压，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、第一驱动单元在第一Q开关上不施加射频信号，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U2”，其中U2”＝U1”，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、第一驱动单元在第一Q开关上不施加射频信号，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U3”，其中U3”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
按照上述过程对本发明进行实验，结果如下：
实验参数为：第一反射单元、第二反射单元的材质为K9玻璃或熔石英，其表面镀设有1064nm反射率大于99.5％的反射膜；激光增益介质为Nd:YVO4，掺杂浓度选为0.8％；偏振分光单元的材质为K9玻璃或熔石英，其表面镀有偏振介质膜，且其水平偏振光透过率大于95％，垂直偏振光的反射率大于99％。
如图13(a)和13(b)所示，当0-t1时间段内，第一Q开关上施加射频信号、第二Q开关上不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关上不施加射频信号、第二Q开关上继续不加载电压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上继续不施加射频信号、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图13(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上加载电压接近0时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/4电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲。
使用该脉宽可调的激光器时还可以采用下述方法，该方法包括以下步骤：
S0、将1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、第一驱动单元在第一Q开关上施加射频信号，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U1”，其中U1”＝0，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、第一驱动单元在第一Q开关上不施加射频信号，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U2”，其中U2”＝U1”，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、第一驱动单元在第一Q开关上不施加射频信号，第二驱动单元在第二Q开关上施加电压U3”，其中U3”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
按照上述过程对本发明进行实验，结果如下：
如图14(a)和14(b)所示，由于已将1/4波片从光路中移出，因此当0-t1时间段内，第一Q开关上施加射频信号、第二Q开关上加载λ/4电压时，激光增益介质中的反转粒子数不断累积；当t1-t2时间段内，第一Q开关上不施加射频信号、第二Q开关上继续加载λ/4压时，激光增益介质中的反转粒子数开始下降，而谐振腔内的光子数开始增加；当t2-t3时间段内，第一Q开关上继续不施加射频信号、而第二Q开关上加载介于0至λ/4电压之间的电压时，就可输出指定脉宽的激光。具体地，如图14(c)所示，在t2-t3时间段内，若第二Q开关上不加载电压时，以100％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最窄脉冲；若第二Q开关上加载λ/8电压时，以50％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个窄脉冲；若第二Q开关上加载电压接近λ/4电压时，以接近0％的输出率倒出谐振腔内能量，输出一个最宽的脉冲。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应若理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种脉宽可调的激光器的使用方法，其特征在于，所述脉宽可调的激光器包括第一反射单元、激光增益介质、偏振分光单元、1/4波片、Q开关、第二反射单元、第一驱动单元、第二驱动单元以及用于泵浦所述激光增益介质的泵浦模块，所述Q开关包括第一Q开关和第二Q开关，所述第一Q开关和所述第二Q开关均为电光Q开关，所述第一反射单元和所述激光增益介质沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的入射光路的方向依次设置，所述1/4波片、所述第一Q开关、第二Q开关和第二反射单元沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置，所述1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，所述第一驱动单元与所述第一Q开关电连接，所述第二驱动单元与所述第二Q开关电连接；
所述使用方法包括以下步骤：
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U1，其中U1为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1’，其中U1’＝U1，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U2：当步骤S1中U1＝0时，U2为λ/4电压；当步骤S1中U1为λ/4电压时，U2＝0；所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2’，其中U2’＝U1’；经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U3，其中U3为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3’，其中U3’介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1；
或，
S0、将所述1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U1，其中U1为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1’，其中U1’为0或λ/4电压、且U1与U1’不相等，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U2：当步骤S1中U1＝0时，U2为λ/4电压；当步骤S1中U1为λ/4电压时，U2＝0；所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2’，其中U2’＝U1’；经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加电压U3，其中U3为0或λ/4电压，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3’，其中U3’介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1。
2.根据权利要求1所述的脉宽可调的激光器的使用方法，其特征在于，所述1/4波片的光轴与所述偏振分光单元的偏振通光方向之间的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的脉宽可调的激光器的使用方法，其特征在于，所述激光增益介质的材质为Nd:GdVO4、Nd:YVO4、Nd:YAG或Yb：YAG。
4.根据权利要求1所述的脉宽可调的激光器的使用方法，其特征在于，所述泵浦模块的泵浦方式为连续泵浦或准连续泵浦。
5.根据权利要求1所述的脉宽可调的激光器的使用方法，其特征在于，所述电光Q开关的材质为KTP、BBO、RTP或LN。
6.一种脉宽可调的激光器的使用方法，其特征在于，所述脉宽可调的激光器包括第一反射单元、激光增益介质、偏振分光单元、1/4波片、Q开关、第二反射单元、第一驱动单元、第二驱动单元以及用于泵浦所述激光增益介质的泵浦模块，所述Q开关包括第一Q开关和第二Q开关，所述第一Q开关为声光Q开关，所述第二Q开关为电光Q开关，所述第一反射单元和所述激光增益介质沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的入射光路的方向依次设置，所述1/4波片、所述第一Q开关、第二Q开关和第二反射单元沿所述偏振分光单元相对所述第一反射单元的透射光路或反射光路的方向依次设置，所述1/4波片是活动的、能够移出或插入光路中，所述第一驱动单元与所述第一Q开关电连接，所述第二驱动单元与所述第二Q开关电连接；
所述使用方法包括以下步骤：
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1”，其中U1”为λ/4电压，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2”，其中U2”＝U1”，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
S3、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U3”，其中U3”介于0至λ/4电压之间，经过指定时间t3后，执行步骤S1；
或，
S0、将所述1/4波片移出光路，并执行步骤S1；
S1、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U1”，其中U1”＝0，经过指定时间t1后，执行步骤S2；
S2、所述第一驱动单元在所述第一Q开关上不施加射频信号，所述第二驱动单元在所述第二Q开关上施加电压U2”，其中U2”＝U1”，经过指定时间t2后，执行步骤S3；
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