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
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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