CN112271543A - 一种主动调q激光器及其脉宽调制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动调Q激光器及其脉宽调制方法，包括电压调整模块、泵浦源、耦合单元、输入端、增益晶体、主动调Q模块、输出端，主动调Q模块包括调Q晶体模块、主动调Q电路，泵浦源、耦合单元、输入端、增益晶体、调Q晶体模块、输出端沿同一光轴依次顺序设置；电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化率的电压，主动调Q电路用于根据可调变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。本申请通过设置电压调整电路，输出变化率可调的电压，并通过调Q电路将变化率可调电压施加到调Q晶体模块上，实现对Q值的调整，从而实现激光脉宽的调整。

Description

一种主动调Q激光器及其脉宽调制方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种主动调Q激光器及其脉宽调制方法。
背景技术
目前，激光技术的应用越来越广泛，特别是在工业加工与医疗领域的发展，更是普遍，随着激光应用的范围扩展，对激光的要求也越来越多，有时候需要连续激光，有时候又需要脉冲激光；在脉冲激光时，对脉冲激光的需求也是有很大区别，特别是对激光脉冲的频率、脉宽、功率等的要求不一。
目前，采用调Q技术来进行激光脉冲的调制，调Q技术是压缩输出脉宽、提高输出激光峰值功率以及输出不同重复频率激光脉冲的主要手段。调Q技术主要包括主动调Q、被动调Q等方式。其中，主动调Q是输出窄脉宽常用的方式。
传统的主动调Q方式有电光调Q，声光调Q等，使用调Q电路来调节电光/声光晶体进而调节谐振腔的Q值。首先将激光器保持在高损耗，低Q值的状态，此时激光器不会产生振荡，亚稳态的粒子数可以积累到较高水平。在某一时刻使谐振腔的Q值由低变高，输出一个巨脉冲，随后Q值又变低以积累能量，准备输出下一个巨脉冲。Q值变化并不是骤变的，而是有一个极短的开关时间，往往小于10ns，典型的5-8ns。但是单独使用调Q晶体时激光器的脉宽很难实现连续可调，若使用其他手段则往往使激光器的结构趋向复杂，不利于谐振腔的稳定性。
目前通过改变谐振腔的长度也能够实现调节脉冲宽度的目的，但其操作繁琐，对谐振腔的平行度要求也很高，不利于大规模应用。
因此，如何实现激光输出脉宽可调，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动调Q激光器及其脉宽调制方法，通过设置电压调整电路，输出变化率可调的电压，并通过调Q电路将变化率可调电压施加到调Q晶体模块上，实现对Q值的调整，从而实现激光脉宽的调整。
第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种主动调Q激光器的脉宽调制方法，包括主动调Q模块，调整谐振腔Q值的变化率，即调整Q值由Q1变化到Q2的时间大小，实现对激光输出脉宽的调整。
本发明进一步设置为：主动调Q模块包括调Q晶体模块，改变施加在调Q晶体模块上的电压上升或/和下降的速率，实现对谐振腔Q值变化率的调整。
本发明进一步设置为：主动调Q激光器包括主动调Q电路、电压调整模块，电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化变化率的电压，主动调Q电路用于根据可调变化变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种主动调Q激光器，包括电压调整模块、泵浦源、耦合单元、输入端、增益晶体、主动调Q模块、输出端，主动调Q模块包括调Q晶体模块、主动调Q电路，泵浦源、耦合单元、输入端、增益晶体、调Q晶体模块、输出端沿同一光轴依次顺序设置；电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化率的电压，主动调Q电路用于根据可调变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
本发明进一步设置为：电压调整模块包括升降压变化率调整电路，与主动调Q电路连接，用于调整电压上升和/或下降的速率，输出可调变化率的电压。
本发明进一步设置为：调Q晶体模块包括电光或声光晶体模块。
本发明进一步设置为：在电光调Q激光器中，还包括偏光元件，位于输入端与输出端之间。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
1.本申请通过改变调Q晶体上的施加电压的变化率，延长或减少电压达到最大值或最小值的时间，从而增加或减少施加在调Q晶体上的电压持续时间，从而实现对脉宽的调整；
2.进一步地，本申请通过设置电压调整电路，对电压变化率进行调整，从而变化率可调电压的输出，保证调Q晶体上的电压变化率能够进行调整。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的变化率可调电压波形结构示意图；
图2是本发明的一个具体实施例的电光调Q激光器结构示意图；
图3是本发明的一个具体实施例的声光调Q激光器结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施例一
本发明的一种主动调Q激光器的脉宽调制方法，如图1所示，在t1时刻,谐振腔的Q值最小为A，处于高损耗状态，激光器不产生振荡，随着Q值慢慢变大，在t2时刻，Q值达到最大为B，损耗最小，输出激光脉冲，激光脉冲持续t2- t3时间段后，调整Q值慢慢减小，慢慢增加谐振腔损耗，当损耗达到一定程度时，激光脉冲结束，在损耗达到最大、Q值最小的t4时刻，无激光脉冲输出。
通过调整Q值从A点变化到B点的时间大小，实现对激光输出脉宽的调整。增大从A点到B点的变化时间，即增大了脉冲形成时间，从而使脉冲加宽，而减小从A点到B点的变化时间，减小了脉冲形成时间，从而减小了脉冲宽度。
一般情况下，Q值增大的速率与减小的速率相同，相应地，减小Q值下降的速率，也增大了脉冲宽度，而增大Q值下降的速率，也减小了脉冲宽度。
通过调整Q值的变化率，就能够调整激光脉冲的宽度，连续调整Q值的变化率，就能够连接调整激光脉冲的宽度，实现对激光脉冲宽度的连续调整。
主动调Q激光器包括主动调Q模块，主动调Q模块包括调Q晶体模块，通过调节施加在调Q晶体模块上的电压上升或/和下降的速率，实现对谐振腔Q值变化率的调整，从而实现对激光脉冲宽度的调整。
主动调Q晶体模块上施加有主动调Q电路，主动调Q电路与电压调整模块连接，电压调整模块用于输出可调变化变化率的电压，主动调Q电路根据施加的可调变化变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
具体实施例二
本发明的一种主动调Q激光器，如图2所示，包括电压调整模块、泵浦源1、耦合单元2、输入端3、增益晶体4、偏光板5、主动调Q模块、输出端7，主动调Q模块包括电光调Q晶体模块6、主动调Q电路，泵浦源1、耦合单元2、输入端3、增益晶体4、偏光板5、电光调Q晶体模块6、输出端7沿同一光轴依次顺序设置。输入端3、输出端7分别为谐振腔透镜。
电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化率的电压，主动调Q电路根据可调变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
具体地，电压调整模块包括升降压变化率调整电路，与主动调Q电路连接，用于调整电压上升和/或下降的速率，输出可调变化率的电压。
将变化率可调电压施加到电光调Q晶体模块6上，电光调Q晶体模块随变化率可调电压，产生变化率可调的谐振腔Q值，实现激光脉冲宽度的调整。
具体实施例三
本发明的一种主动调Q激光器，如图3所示，包括电压调整模块、泵浦源1、耦合单元2、输入端3、增益晶体4、主动调Q模块、输出端7，主动调Q模块包括声光调Q晶体模块6、主动调Q电路，泵浦源1、耦合单元2、输入端3、增益晶体4、声光调Q晶体模块6、输出端7沿同一光轴O依次顺序设置。输入端3、输出端7分别为谐振腔透镜。
电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化率的电压，主动调Q电路根据可调变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
具体地，电压调整模块包括升降压变化率调整电路，与主动调Q电路连接，用于调整电压上升和/或下降的速率，输出可调变化率的电压。
将变化率可调电压施加到声光调Q晶体模块6上，声光调Q晶体模块随变化率可调电压，产生变化率可调的谐振腔Q值，实现激光脉冲宽度的调整。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种主动调Q激光器的脉宽调制方法，其特征在于：包括主动调Q模块，调整谐振腔Q值的变化率，即调整Q值由Q1变化到Q2的时间大小，实现对激光输出脉宽的调整。
2.根据权利要求1所述主动调Q激光器的脉宽调制方法，其特征在于：主动调Q模块包括调Q晶体模块，改变施加在调Q晶体模块上的电压上升或/和下降的速率，实现对谐振腔Q值变化率的调整。
3.根据权利要求1所述主动调Q激光器的脉宽调制方法，其特征在于：主动调Q激光器包括主动调Q电路、电压调整模块，电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化变化率的电压，主动调Q电路用于根据可调变化变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
4.一种主动调Q激光器，其特征在于：包括电压调整模块、泵浦源、耦合单元、输入端、增益晶体、主动调Q模块、输出端，主动调Q模块包括调Q晶体模块、主动调Q电路，泵浦源、耦合单元、输入端、增益晶体、调Q晶体模块、输出端沿同一光轴依次顺序设置；电压调整模块与主动调Q电路连接，用于给主动调Q电路提供电压，电压调整模块用于输出可调变化率的电压，主动调Q电路用于根据可调变化率的电压，调整谐振腔Q值的变化率，实现对激光输出脉宽的调整。
5.根据权利要求4所述主动调Q激光器，其特征在于：电压调整模块包括升降压变化率调整电路，与主动调Q电路连接，用于调整电压上升和/或下降的速率，输出可调变化率的电压。
6.根据权利要求4所述主动调Q激光器，其特征在于：调Q晶体模块包括电光或声光晶体模块。
7.根据权利要求4所述主动调Q激光器，其特征在于：在电光调Q激光器中，还包括偏光元件，位于输入端与输出端之间。
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