CN113131324A - 超快激光器实现首脉冲抑制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超快激光器实现首脉冲抑制的方法。通常，由于激光器放大部分在经过长时间的泵浦（能量积累）过后，如果第一个激光脉冲进入放大系统，前几个脉冲峰值功率会高于后续脉冲，出现火柴头现象。这些脉冲相对于紧随其后的脉冲串相比，能量大很多，可达几倍到几十倍。激光首脉冲在加工过程中，易造成工件损坏，危害很大，造成产品的损坏或报废。为了避免首脉冲对于激光器内部的元器件的损伤，通常激光器设计时选取元器件必须考虑首脉冲对于元器件的损伤阈值影响，这通常导致成本的明显提升。首脉冲能量的不确定性有时也会导致激光器的不明损坏。本发明实现了现有超快激光器中首脉冲抑制的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光器领域，具体而言，涉及一种超快激光器实现首脉冲抑制的方法。
背景技术
工业超快激光器，在激光加工领域的应用愈加广泛，具有从飞秒到皮秒级的大范围脉宽，平均功率范围几瓦到百瓦，能够用于苛刻的工业和医疗环境。脉冲激光器在极短时间内聚集脉冲能量，形成极高功率密度。由于具有如此之高的功率，其激光可以加工几乎任何类型的材料，包括传统工艺很难加工的材料，例如金属、陶瓷和玻璃。但激光器工作过程中，放大部分在经过长时间的泵浦（能量积累）过后，如果第一个激光脉冲进入放大系统，前几个脉冲峰值功率会高于后续脉冲，出现火柴头现象。这些激光脉冲相对于紧随其后的脉冲串相比，能量大很多，可达几倍到几十倍。激光首脉冲在加工过程中，易造成工件损坏，危害很大，造成产品的损坏或报废。为了避免首脉冲对于激光器内部的元器件的损伤，通常激光器设计时选取元器件必须考虑首脉冲对于元器件的损伤阈值影响，这通常导致成本的明显提升。
针对上述的问题，目前解决方案，多通过控制板卡模拟电压控制激光器最后一级的AOM实现。实际这种抑制方案，只是避免了高能量激光脉冲对于加工工件的损伤，对于激光器内部放大环节元器件的保护，并没有起到作用。在超快激光器中，单脉冲瞬时能量很高，很接近光学材料的损伤阈值。首脉冲能量的不确定性有时也会导致激光器的不明损坏。
如果人为调低振荡器所有输出脉冲能量，又会造成放大系统效率降低，不能得到加工需要的脉冲能量。
发明内容
本发明实施提供了一种超快激光器实现首脉冲抑制的方法，解决现有技术中输出高能量首脉冲的对激光器冲击的技术问题。
根据本发明实施例的方法，提供了一种激光器首脉冲能量抑制功能，相关功能模块包括：激光振荡器，被配置为生成并输出锁模激光脉冲；脉冲拾取组件，连接于激光振荡器与激光放大器之间，被配置为将锁模激光脉冲降频拾取后，进入激光放大部分； 激光放大部分，被配置为形成光放大回路，以使锁模激光脉冲在激光放大环节中被放大。
在本发明实施例中，采用在激光振荡腔的输出到脉冲拾取环节时实现。现在脉冲拾取环节的声光调制器，实际是能具有脉冲幅度调制功能的。通过在脉冲拾取环节，控制调制电压，可以抑制首几个脉冲的幅值，让首脉冲在到达放大环节前减小能量。从而彻底避免高能量激光首脉冲的产生，避免高能量激光脉冲对后续光路环节的损伤威胁。这就彻底解决了激光器首脉冲抑制的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的一种激光器的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的脉冲拾取部分的功能示意图。
图3是根据本发明实施例的调制电压抑制效果示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例，提供了一种超快激光器的首脉冲抑制实施例，需要说明的是，图中所示的箭头可表示电信号或者激光的传输方向，在附图的结构示意图中虽然画出了在激光传输路径上具有特定先后顺序的多个组件或组件，然而本发明不限于此，在本发明的所有实施例中，除非特殊限定某些组件或组件在传输路径上的前后关系之外，本发明中的其他组件的位置均可在能解决本发明的技术问题的情况下进行调换。
为了方便后面的介绍，假设，首脉冲的抑制功能都是通过0-5v的模拟电压来控制。5V电压时是完全抑制，此时激光器的能量完全被抑制，完全看不到激光脉冲；0V是不进行任何抑制，激光能量100%的输出。
图1是根据本发明实施例的激光器的结构示意图，如图1所示，该激光器包括：
激光振荡腔（seed部分），被配置为生成并输出锁模激光脉冲。
脉冲拾取部分（pulse picker），连接于激光振荡腔与激光放大器之间，被配置为将锁模激光脉冲耦合降频后进入激光放大部分。 本发明的核心部分就在此环节，利用脉冲拾取部分的光器件，调制控制电压，实现首脉冲幅值控制。
激光放大部分（可以是空间放大或者光纤放大 power amplifier），被配置为形成光回路，以使锁模激光脉冲在激光放大器中传输放大。
第二级声光调制器（AOM），被配置为将激光放大腔中的部分锁模激光脉冲降频和可控输出，配合用户控制电路输出加工工件。
图2是根据本发明实施例的脉冲拾取部分的功能示意图，如图2所示，脉冲拾取部分包括：
光纤耦合声光调制器，从调制器驱动器输出的调制信号是以电信号（调幅）形式作用于电声换能器（晶体）上，再转化为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。具体在激光器中实现激光脉冲降频，幅值调制。
调制器驱动器，叠加来自驱动器控制电路的控制信号，产生声光介质所需要的功率射频信号，实现光信号调制。
驱动器控制电路，产生开关，或者幅值控制的调制信号，叠加到驱动器的射频信号上，实现本发明的首脉冲抑制功能。
图3是根据本发明实施例的调制电压抑制效果示意图，如图所示，在驱动器控制器的输入控制电压的控制下，可以实现超快激光器首脉冲的彻底抑制。提高激光器的可靠性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.激光器首脉冲抑制，其特征在于：对具有MOPA结构的激光器装置，在振荡器光源处，实现首脉冲抑制。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：利用可调制AOM（第一级PP）,对振荡器输出首脉冲幅值进行抑制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010035224.1A CN113131324A (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 超快激光器实现首脉冲抑制的方法 |
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| CN202010035224.1A CN113131324A (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 超快激光器实现首脉冲抑制的方法 |
Publications (1)
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| CN (1) | CN113131324A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201732979U (zh) * | 2010-05-21 | 2011-02-02 | 深圳泰德激光科技有限公司 | 激光器首脉冲抑制控制系统及激光器 |
| US20150180197A1 (en) * | 2012-06-12 | 2015-06-25 | Photon Energy Gmbh | Short Pulse Laser With Amplifier And Adjustable Pulse Sequence |
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2020
- 2020-01-14 CN CN202010035224.1A patent/CN113131324A/zh active Pending
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| US20150180197A1 (en) * | 2012-06-12 | 2015-06-25 | Photon Energy Gmbh | Short Pulse Laser With Amplifier And Adjustable Pulse Sequence |
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