CN114384707A - 激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质，涉及激光技术领域。该方法包括：对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光；对第1路激光和第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光；对第一合束激光进行调制，得到调制激光；对调制激光和第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。本申请能够对超过两路、偏振态不同的多路激光进行偏振非相干合束，通过对两路激光进行合束和调制后再与其他的多路激光进行合束，能够保留每一路激光中完整的脉冲能量，减小激光对元器件的损坏情况和激光中脉冲能量的损失情况，有效地提高了多路激光进行偏振非相干合束后的输出功率。
Description
技术领域
本申请涉及激光技术领域，具体而言，涉及一种激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质。
背景技术
随着激光加工等工业应用的发展，单路激光输出的功率已不能满足日益增长的迫切需求。而目前为了提高激光的输出总功率，通常将多数激光合束在一起进行输出。
目前的合束方式通常为偏振非相干合束方式，但由于两路偏振非相干合束输出的激光虽然在瞬时是0°或90°的偏振光，但是长时间来看是间隔地0°和90°偏振态的脉冲输出，两个方向偏振的激光都有，因此在合束时，无论如何调整激光的偏振态，在激光输入到分束器后都会分成两束激光，无法对更多路的激光进行偏振合束，导致偏振非相干合束方式中进行偏振非相干合束后的激光输出功率较低，无法实现功率更高的合束激光输出。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质，以改善现有技术中存在的合束后激光输出功率较低的问题。
为了解决上述问题，第一方面，本申请提供了一种激光合束方法，所述方法包括：
对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，其中，n为大于或等于3的正整数；
对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光；
对所述第一合束激光进行调制，得到调制激光，包括：通过第一调制器件对所述第一合束激光中的所述第1路激光的第一偏振态和所述第2路激光的第二偏振态进行调整；在所述第一偏振态和所述第二偏振态相同时，得到所述调制激光；
对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。
在上述实现方式中，可以对处理得到的第1路激光、第2路激光以及超过两路激光的第n路激光分别进行偏振非相干合束操作。合束时先通过对两路激光进行偏振非相干合束和调制，为了使第1路激光和第2路激光进行偏振非相干合束后的第一合束激光能够保留完整脉冲能量和不损坏第n路激光中光路的元器件的情况下，以第n路激光进行偏振非相干合束，可以先对第一合束激光进行调制，以对第一合束激光中第1路激光和第2路激光的偏振态分别进行调整，将两个偏振态扭转为相同的偏振态，得到脉冲能量完整的调制激光，再通过对调制激光和剩余的第n路激光进行偏振非相干合束，得到脉冲能量完整的第二合束激光。可以对多路激光中每一路激光的脉冲能量进行完整地保留，减小激光对元器件的损坏情况和激光中脉冲能量的损失情况，有效地提高了多路激光进行偏振非相干合束后的输出功率。
可选地，所述对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光，包括：
通过第一分束器对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，得到所述第二合束激光；
通过激光窗片对所述第二合束激光进行输出。
在上述实现方式中，在对超过两路的多路激光进行偏振非相干合束时，调制激光经过第n路激光的光路中的第一分束器，由第一分束器对通过第一分束器后脉冲透过率较高的调制激光和脉冲反射率较高的第n路激光进行偏振非相干合束，得到保留了多路激光完整的脉冲能量的第二合束激光，通过激光窗片作为输出窗口，能够在通过密封使合束时不会进灰的同时，使第二合束激光能够正常出射。
可选地，所述对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光，包括：
通过第二分束器对所述第1路激光的第一偏振态进行调整，得到第1路调整激光；
通过第三分束器对所述第1路调整激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到所述第一合束激光。
在上述实现方式中，由于经过处理后得到的第1路激光和第2路激光的脉冲偏振态产生了变化，在多路激光经过分束器时，脉冲的反射率较高。第1路激光在经过其光路中的第二分束器时，通过第二分束器对第一偏振态进行调整，将调整后的第1路调整激光经过第2路激光的光路上的第三分束器，经过第三分束器的第1路调整激光的脉冲透过率较高，能够通过第三分束器对第1路调整激光和第2路激光进行偏振非相干合束，由于时间上的不同，第1路调整激光和第2路激光的两个脉冲之间存在时间间隔，不会相遇进行相干叠加，第1路激光和第2路激光进行的合束为偏振态非相干合束，提高了第一合束激光的脉冲透过率，减小相干叠加时叠加出新的单个线偏振脉冲的情况。
可选地，所述对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，包括：
通过信号源输入所述初始激光；
通过第一放大模块对所述初始激光进行放大，得到一级放大激光；
通过第四分束器对所述一级放大激光进行分束，得到初始第1路激光、初始第2路激光、…、初始第n路激光；
对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调整，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
在上述实现方式中，为了能够对多路激光进行偏振非相干合束，可以在合束前对初始激光进行处理，得到多路激光。处理时，通过信号源提供初始激光，以对初始激光进行输入。通过第一放大模块和第四分束器分别进行放大和分束，得到初始的多路激光，再对初始的每一路激光进行单独地调整，能够得到调整后的用于合束的多路激光。能够对初始激光进行多种不同的操作以得到分路的多路激光，有效地提高了合束时多路激光的输出功率。
可选地，所述对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调整，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光，包括：
通过第二调制器件对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调制，以提取出初始第1路调制激光、初始第2路调制激光、…、初始第n路调制激光；
通过第二放大模块对所述初始第1路调制激光、所述初始第2路调制激光、…、所述初始第n路调制激光进行放大，得到初始第1路放大激光、初始第2路放大激光、…、初始第n路放大激光；
通过扩束器件对所述初始第1路放大激光、所述初始第2路放大激光、…、所述初始第n路放大激光进行扩束，得到初始第1路扩束激光、初始第2路扩束激光、…、初始第n路扩束激光；
通过反射器件对所述初始第1路扩束激光、所述初始第2路扩束激光、…、所述初始第n路扩束激光进行反射，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
在上述实现方式中，在对初始的多路激光进行处理时，可以对每一路初始的激光分别采取调制、放大、扩束、反射等多种操作，通过第二调制器件降低激光的重复频率；通过第二放大模块对激光的输出功率进行放大；通过扩束器件让激光以平行光进行输出，使激光不会发散，多路激光的光斑状态能够统一；通过反射器件对输入的激光进行压缩后进行反射输出，得到能够进行偏振非相干合束的多路激光，提高了多路激光的输出功率。
可选地，所述通过反射器件对所述初始第1路扩束激光、所述初始第2路扩束激光、…、所述初始第n路扩束激光进行反射，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光，包括：
通过第一波片将所述初始第1路扩束激光输入第二分束器，得到第1透过激光；通过第二波片将所述初始第2路扩束激光输入第三分束器，得到第2透过激光；通过第n波片将所述初始第n路扩束激光输入第一分束器，得到第n透过激光；
通过第n+1波片将所述第1透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第1路激光；通过第n+2波片将所述第2透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第2路激光；通过第2n波片将所述第n透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第n路激光。
在上述实现方式中，在对激光进行反射时，可以先通过波片将扩束后的多路激光分别输入到对应光路中的分束器中，以对激光的偏振态进行调整，使激光能够以透过率较高的状态经过分束器。再通过波片对透过的激光进行预调整，并将激光入射到反射器件中进行展宽和压缩，并对延时进行补偿以对脉冲序列的间隔进行微调，获取从反射器件中输出的用于合束的多路激光。能够对激光的偏振态进行多次调整，从而得到满足合束条件的多路激光。
第二方面，本申请还提供了一种激光合束装置，所述装置包括：
处理模块，用于对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，其中，n为大于或等于3的正整数；
第一合束模块，用于对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光；
调制模块，用于对所述第一合束激光进行调制，得到调制激光，包括：通过第一调制器件对所述第一合束激光中的所述第1路激光的第一偏振态和所述第2路激光的第二偏振态进行调整；在所述第一偏振态和所述第二偏振态相同时，得到所述调制激光；
第二合束模块，用于对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。
在上述实现方式中，通过处理模块能够对初始激光进行一系列处理，从而得到用于合束的多路激光。通过第一合束模块和调制模块对两路激光进行偏振非相干合束和调制，能够得到脉冲能量完整的调制激光。通过第二合束模块对调制激光和剩余的第n路激光进行偏振非相干合束，能够得到脉冲能量完整的第二合束激光。可以对多路激光中每一路激光的脉冲能量进行完整地保留，减小激光对元器件的损坏情况和激光中脉冲能量的损失情况，有效地提高了多路激光进行偏振非相干合束后的输出功率。
第三方面，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器读取并运行所述程序指令时，执行上述激光合束方法中任一实现方式中的步骤。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述激光合束方法中任一实现方式中的步骤。
综上所述，本申请提供了一种激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质，通过多路激光进行多次合束处理，能够保留每一路激光中完整的脉冲能量，减小激光对元器件的损坏情况和激光中脉冲能量的损失情况。可以对超过两路、偏振态不同的多路激光进行偏振非相干合束，有效地提高了多路激光进行偏振非相干合束后的输出功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种激光合束方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种步骤S3的详细流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种步骤S4的详细流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种步骤S2的详细流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种步骤S1的详细流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种步骤S14的详细流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种激光合束装置500的结构示意图。
图标：500-激光合束装置；510-处理模块；520-第一合束模块；530-调制模块；540-第二合束模块；531-第一调制器件；541-第一分束器；542-激光窗片；521-第二分束器；522-第三分束器；550-信号源；560-第一放大模块；570-第四分束器；581-第二调制器件；582-第二放大模块；583-扩束器件；584-反射器件；590-第一波片；591-第二波片；592-第n波片；593-第n+1波片；594-第n+2波片；595-第2n波片。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。
目前，由于两路偏振非相干合束输出的激光虽然在瞬时是0°或90°的偏振光，但是长时间来看是间隔地0°和90°偏振态的脉冲输出，两个方向偏振的激光都有，因此在合束时，无论如何调整激光的偏振态，在激光输入到分束器后都会分成两束激光。在对超过两路的多路激光进行偏振非相干合束时，经过两路以上的脉冲能量会反射到两路以上的激光的光路中，造成元器件的损坏和脉冲能量的损失，导致现有技术中无法对更多路的激光进行偏振非相干合束，现有的偏振非相干合束方式中进行偏振非相干合束后的激光输出功率较低，无法实现功率更高的合束激光输出。
因此，为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质。请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种激光合束方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：
步骤S1，对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光。
其中，n为大于或等于3的正整数，可以对三路或三路以上的多路激光进行偏振非相干合束处理。为了提高激光的输出功率，在进行偏振非相干合束前可以对初始激光进行一系列处理，从而获取用于合束的多路激光，处理的方式可以包括放大、反射、调制、扩束等多种不同的操作。
步骤S2，对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光。
其中，为了保证超过三路的多路激光进行偏振非相干合束后的脉冲能量是完整的，可以对多路激光进行多次合束处理。先对多路激光中的第1路激光和第2路激光进行第一次合束处理，得到对应的第一合束激光。
值得说明的是，由于两路激光进行偏振非相干合束时的时间上的差距，两路激光的两个脉冲之间存在时间间隔，因此两个脉冲不会相遇，不会相干叠加产生新的单个线偏振脉冲，能够保证两路激光的正常合束。
步骤S3，对所述第一合束激光进行调制，得到调制激光。
其中，为了使第一次合束后的第一合束激光与第n路激光合束时，能够保留每一路激光中完整的脉冲能量，可以对第一合束激光进行调制，调制方式可以为通过调制器件对第一合束激光中两路激光的偏振态进行调整，激光的偏振态即由于光波具有的偏振性在与传播方向垂直的平面内光矢量具有的各种各样的振动状态的具体的振动方式，能够得到偏振态满足合束条件的调制激光。
步骤S4，对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。
其中，对调制后满足合束条件的调制激光和未进行偏振非相干合束的第n路激光再次进行第二次合束，能够得到保留了第1路激光、第2路激光和第n路激光的所有脉冲能量的第二合束激光，以第二合束激光作为输出的合束激光，有效地提高了第二合束激光的输出功率。
可选地，由于进行第二次合束前对第一合束激光的偏振态进行了调制，因此在第二次合束时，调制激光中的部分脉冲能量不会反射到第n路激光的光路中，不会对第n路激光的光路中的元器件造成损坏，还能够保留调制激光完整的脉冲能量。
在图1所示的实施例中，能够对多路激光中每一路激光的脉冲能量进行完整地保留，减小激光对元器件的损坏情况和激光中脉冲能量的损失情况，有效地提高了多路激光进行偏振非相干合束后的输出功率。
可选地，请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种步骤S3的详细流程示意图，步骤S3中还可以包括步骤S31-S32。
步骤S31，通过第一调制器件对所述第一合束激光中的所述第1路激光的第一偏振态和所述第2路激光的第二偏振态进行调整。
其中，第一调制器件可以为由普克尔效应制作的普克尔盒（Pockels cells）等能够改变偏振态的调制器件，能够通过对外加电场的控制，从而改变一定方向的折射率，使得普克尔盒可以作为一个可调半波片，对经过的第一合束激光中第1路激光的第一偏振态和第2路激光的第2路偏振态进行改变。
步骤S32，在所述第一偏振态和所述第二偏振态相同时，得到所述调制激光。
其中，在普克尔盒作为半波片进行工作时，不加电压时激光的偏振态不会发生改变，加上半波电压之后能够在两路激光时域上的偏振态不一致时，对偏振态进行调整，得到调制激光为第二次合束做准备。
示例地，在对偏振态进行调整时，可以对第一偏振态和第二偏振态中任意一个为90°的偏振态扭转90°，从而使两个偏振态相同，都为0°，获取调制后两个偏振态一致的脉冲序列作为调制激光。
值得说明的是，由于通过第一调制器对第一合束激光中两路激光的偏振态进行了调整，两路激光的偏振态之间不再存在夹角，因此得到的调制激光中包含了两路激光完整的脉冲能量，且不会将部分脉冲能量反射到第n路激光的光路中损坏元器件。
在图2所示的实施例中，通过对两路激光的偏振态进行调整，能够获取脉冲能量完整且不会反射造成器件损伤的调制激光。
可选地，请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种步骤S4的详细流程示意图，步骤S4中还可以包括步骤S41-S42。
步骤S41，通过第一分束器对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，得到所述第二合束激光。
其中，将调制激光通过第一分束器，能够得到其中两路激光的脉冲透过率最高的调制激光，并在第一分束器中对脉冲透过率最高的调制激光和脉冲反射率最高的第n路激光进行偏振非相干合束，得到保留了第1路激光、第2路激光和第n路激光中完整脉冲能量的第二合束激光。
可选地，第一分束器为第n路激光的光路中的分束器，可以为多种型号的PBS（Polarization Beam Splitter，偏振分束器），可以将两束正交偏振激光耦合入一根光纤中，对0°偏振态的激光进行透射，对90°偏振态的激光进行反射，以对调制激光和第n路激光进行偏振非相干合束。
步骤S42，通过激光窗片对所述第二合束激光进行输出。
其中，第一分束器将合束后的第二合束激光输入至激光窗片中，由激光窗片作为激光的输出窗口，在密封的同时保证激光能够进行正常地出射。
可选地，在对激光进行处理、合束和调制时，可以对激光合束装置进行密封处理，采用水冷对集成封装的装置进行散热，减少灰尘进入装置对激光合束的影响，还可以对装置的内部进行消光黑处理，以将内部闲杂的光吸收，减少闲杂光对激光合束的影响。
在图3所示的实施例中，通过第二次合束能够对调制后的调制激光和第n路激光进行偏振非相干合束，从而得到保留了多路激光完整的脉冲能量的第二合束激光并进行输出，有效地提高了激光的输出功率。
可选地，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种步骤S2的详细流程示意图，步骤S2中还可以包括步骤S21-S22。
步骤S21，通过第二分束器对所述第1路激光的第一偏振态进行调整，得到第1路调整激光。
其中，第二分束器为第1路激光的光路中的分束器，也可以为多种型号的PBS。第1路激光被反射经过第二分束器后，能够通过第二分束器后入射到之后的半波片中，从而对第1路激光的此时的第一偏振态进行调整，调整方式为旋转90°，以得到脉冲透过率较高的第一调整激光。
步骤S22，通过第三分束器对所述第1路调整激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到所述第一合束激光。
其中，第三分束器为第2路激光的光路中的分束器，也可以为多种型号PBS。第1路调整激光在经过半波片后入射第二分束器中，在第二分束器中与反射回第二分束器的第2路激光进行集合，从而使第二分束器对第1路调整激光和第2路激光进行第一次合束，得到对应的两路激光脉冲透过率较高的第一合束激光。
值得说明的是，由于时间上的不同，第1路调整激光和第2路激光的两个脉冲之间存在时间间隔，不会相遇进行相干叠加得到新的单个线偏振脉冲，第1路激光和第2路激光进行的合束为偏振态非相干合束。
在图4所示的实施例中，通过对两路激光的偏振态进行调整和合束，能够提高得到的第一合束激光的脉冲透过率。
可选地，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种步骤S1的详细流程示意图，步骤S1中还可以包括步骤S11-S14。
步骤S11，通过信号源输入所述初始激光。
其中，信号源可以为超快种子源，能够提供超快种子信号激光，输出皮秒/飞秒的脉冲激光作为合束时的初始激光。
步骤S12，通过第一放大模块对所述初始激光进行放大，得到一级放大激光。
其中，为了对初始激光的功率进行放大，可以设置第一放大模块对种子源中输出的激光进行放大处理，得到功率较高的一级放大激光。
可选地，第一放大模块中可以包括第一放大单元和第二放大单元，由第一放大单元接收信号源中输出的初始激光，进行第一级放大，将初始激光放大的功率放大至几十mw级。再通过环形口中的第一接口接收第一放大单元中进行第一级放大后的初始激光，由环形口中的第二接口将第一级放大后的初始激光输入到可调CFBG（啁啾光纤光栅）中，由CFBG提供正色散对初始激光进行展宽和压缩，将皮秒/飞秒激光展宽到ns级脉宽以降低峰值功率，降低非线性效应，CFBG中的色散量可调节，以对脉宽进行调节。由于CFBG为反射光栅，因此可以通过CFBG将调节后的初始激光反射回环形口的第二接口中，由环形口中的第三接口将初始激光输入到第二放大单元中进行第二级放大，从而得到功率放大至百mw级的一级放大激光。
步骤S13，通过第四分束器对所述一级放大激光进行分束，得到初始第1路激光、初始第2路激光、…、初始第n路激光。
其中，第四分束器也可以为多种型号的PBS，能够放大后的以及放大激光平分为多路初始的激光，以对每一路激光进行单独地处理，第四分束器的分束数量由合束的激光数量决定，初始的第n路激光为第三路激光或超过三路的激光。
步骤S14，对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调整，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
其中，为了使合束时的多路激光的频率、光斑等多种属性满足合束条件，可以对初始的多路激光的属性分别继续进行调整，能够得到满足合束条件的第1路激光、第2路激光、…、第n路激光。
在图5所示的实施例中，能够对初始激光进行多种不同的操作以得到分路的多路激光，有效地提高了合束时多路激光的输出功率。
可选地，请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种步骤S14的详细流程示意图，步骤S14中还可以包括步骤S141-S144。
步骤S141，通过第二调制器件对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调制，以提取出初始第1路调制激光、初始第2路调制激光、…、初始第n路调制激光。
其中，第二调制器件可以为多个不同开关状态的AOM（Acousto-Optic Modulato，声光调制器），能够对激光光束和功率进行调整。以多个不同的开关状态的AOM分别对初始的每一路激光进行调制，多个AOM之间存在延时，AOM高电平时激光脉冲能够通过，低电平时激光脉冲不能通过，将初始的每一路激光输入到对应的AOM中，以对初始的每一路激光脉冲进行单独地提取，得到调制后的激光，能够降低激光的重复频率。
步骤S142，通过第二放大模块对所述初始第1路调制激光、所述初始第2路调制激光、…、所述初始第n路调制激光进行放大，得到初始第1路放大激光、初始第2路放大激光、…、初始第n路放大激光。
其中，为了使激光的输出功率更大，可以采用第二放大模块继续对调制后的激光进行功率放大，得到功率放大至百w级的多路放大激光。
可选地，第二放大模块中可以包括第三放大单元和第四放大单元，第三放大单元中可以包括多个第三放大子单元，以针对调制后的每一路激光进行单独地第三级放大，将调制后的每一路激光的功率放大至w级。再将第三级放大后的激光输入至第四放大单元，第四放大单元中也可以包括多个第四放大子单元，以针对三级放大后的每一路激光进行单独地第四级放大，将每一路激光的功率放大至百w级，得到相应的多路放大激光。
步骤S143，通过扩束器件对所述初始第1路放大激光、所述初始第2路放大激光、…、所述初始第n路放大激光进行扩束，得到初始第1路扩束激光、初始第2路扩束激光、…、初始第n路扩束激光。
其中，为了避免激光输出时的光斑太小造成的能量聚焦对装置中器件的损坏，可以通过多个扩束器件对放大后的多路激光分别进行处理，扩束器件中包括准直模块，能够分别对对应路的激光进行校准，使激光能够以平行光进行输出，不会产生发散情况，减少激光的损失情况，能够使针对每一路激光进行处理的多组器件之间的尺寸统一，减小装置结构的复杂性，使激光能够对准通过器件的主光轴，扩束还能够对每一路激光的光斑状态进行统一，为合束提供光斑状态相同的多路激光。
步骤S144，通过反射器件对所述初始第1路扩束激光、所述初始第2路扩束激光、…、所述初始第n路扩束激光进行反射，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
其中，通过反射器件对扩束后的每一路激光分别进行多次反射和调整，能够得到满足和树的多路激光。
可选地，在对扩束后的多路激光进行反射时，反射方式可以包括：通过第一波片将所述初始第1路扩束激光输入第二分束器，得到第1透过激光；通过第二波片将所述初始第2路扩束激光输入第三分束器，得到第2透过激光；通过第n波片将所述初始第n路扩束激光输入第一分束器，得到第n透过激光；
通过第n+1波片将所述第1透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第1路激光；通过第n+2波片将所述第2透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第2路激光；通过第2n波片将所述第n透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第n路激光。
其中，扩束后的多路激光能够分别通过对应的第一波片、第二波片、…、第n波片，第一波片、第二波片、…、第n波片都为半波片，能够将激光的偏振态调整90°。通过旋转半波片的方式使激光入射的光偏振面与每一路激光的光路中对应的分束器同轴，以使每一路激光能够以脉冲透过率最高的状态通过半波片进入对应的分束器，得到透过多个分束器对应的多路透过激光。将每一路透过激光继续通过每一个分束器之后的第n+1波片、第n+2波片和、…、第2n波片，第n+1波片、第n+2波片、…、第2n波片为四分之一波片，能够实现特定波长的线偏振光与椭圆偏振光的相互转换，以对多路激光的偏振态进行预调整，并将预调整后的多路激光分别入射到多个对应的反射器件中，反射器件可以为带有精密位移台的CVBG（啁啾体布拉格光栅），能够对每一路激光的脉冲进行展宽和压缩，并对延时进行补偿以对脉冲序列的间隔进行微调，使激光的脉冲宽度到达ps/fs级别，并使多个反射器件中反射输出的多路激光再次通过第n+1波片、第n+2波片、…、第2n波片进行调整，由于每一路激光往返通过了两次四分之一波片，等效于通过一次半波片，半波片不会改变激光的偏振类型，但会改变激光的角度，改变的角度大小和入射光轴与波片光轴的夹角大小有关，示例地，经过两次四分之一波片的每一路激光的偏振态被旋转了90°，得到对应的第1路激光、第2路激光、…、第n路激光。能够对激光的偏振态进行多次调整，从而得到满足合束条件的多路激光，使每一路激光回到对应的分束器时保证脉冲反射率最高的状态，使每一路激光能够从分束器的下表面进行输出。
在图6所示的实施例中，通过对每一路初始的激光分别采取调制、放大、扩束、反射等多种操作，能够得到满足合束条件的多路激光。
请参考图7，图7为本申请实施例提供的一种激光合束装置500的结构示意图，激光合束装置中包括处理模块510，第一合束模块520、调制模块530和第二合束模块540。
处理模块510，用于对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，其中，n为大于或等于3的正整数；
第一合束模块520，用于对第1路激光和第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光；
调制模块530，用于对第一合束激光进行调制，得到调制激光，包括：通过第一调制器件531对所述第一合束激光中的所述第1路激光的第一偏振态和所述第2路激光的第二偏振态进行调整；在所述第一偏振态和所述第二偏振态相同时，得到所述调制激光；
第二合束模块540，用于对调制激光和第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。
在一可选的实施方式中，第二合束模块540中还可以包括第一分束器541和激光窗片542；
第一分束器541，用于对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，得到所述第二合束激光；
激光窗片542，用于对所述第二合束激光进行输出。
在一可选的实施方式中，第一合束模块520中还可以包括第二分束器521和第三分束器522；
第二分束器521，用于对所述第1路激光的第一偏振态进行调整，得到第1路调整激光；
第三分束器522，用于对所述第1路调整激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到所述第一合束激光。
在一可选的实施方式中，处理模块510中可以包括信号源550、第一放大模块560、第四分束器570和调整子模块；
信号源550，用于输入所述初始激光；
第一放大模块560，用于对所述初始激光进行放大，得到一级放大激光；
第四分束器570，用于对所述一级放大激光进行分束，得到初始第1路激光、初始第2路激光、…、初始第n路激光；
调整子模块，用于对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调整，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
在一可选的实施方式中，调整子模块中还可以包括第二调制器件581、第二放大模块582、扩束器件583和反射器件584；
第二调制器件581，用于对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调制，以提取出初始第1路调制激光、初始第2路调制激光、…、初始第n路调制激光；
第二放大模块582，用于对所述初始第1路调制激光、所述初始第2路调制激光、…、所述初始第n路调制激光进行放大，得到初始第1路放大激光、初始第2路放大激光、…、初始第n路放大激光；
扩束器件583，用于对所述初始第1路放大激光、所述初始第2路放大激光、…、所述初始第n路放大激光进行扩束，得到初始第1路扩束激光、初始第2路扩束激光、…、初始第n路扩束激光；
反射器件584，用于对所述初始第1路扩束激光、所述初始第2路扩束激光、…、所述初始第n路扩束激光进行反射，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
在一可选的实施方式中，激光分束装置中还可以包括第一波片590、第二波片591、第n波片592、第n+1波片593、第n+2波片594和第2n波片595；
第一波片590，用于将所述初始第1路扩束激光输入第二分束器521，得到第1透过激光；
第二波片591，用于将所述初始第2路扩束激光输入第三分束器522，得到第2透过激光；
第n波片592，用于将所述初始第n路扩束激光输入第一分束器541，得到第n透过激光；
第n+1波片593，用于将所述第1透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件584中反射的所述第1路激光；
第n+2波片594，用于将所述第2透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件584中反射的所述第2路激光；
第2n波片595，用于将所述第n透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件584中反射的所述第n路激光。
由于本申请实施例中的激光合束装置500解决问题的原理与前述的激光合束方法的实施例相似，因此本实施例中的激光合束装置500的实施可以参见上述激光合束方法的实施例中的描述，重复之处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器读取并运行所述程序指令时，执行本实施例提供的激光合束方法中任一项所述方法中的步骤。
应当理解是，该电子设备可以是服务器、个人电脑（Personal Computer，PC）、平板电脑、智能手机、个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）等具有逻辑计算功能的电子设备。
本申请实施例还提供了一种计算机可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本实施例提供的激光合束方法中任一项所述方法中的步骤。
综上所述，本申请实施例提供了一种激光合束方法、装置、电子设备及计算机可读取存储介质，通过多路激光进行多次合束处理，能够保留每一路激光中完整的脉冲能量，减小激光对元器件的损坏情况和激光中脉冲能量的损失情况。可以对超过两路、偏振态不同的多路激光进行偏振非相干合束，有效地提高了多路激光进行偏振非相干合束后的输出功率。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本申请的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此本实施例还提供了一种可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行区块数据存储方法中任一项所述方法中的步骤。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RanDom Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (9)
1.一种激光合束方法，其特征在于，所述方法包括：
对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，其中，n为大于或等于3的正整数；
对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光；
对所述第一合束激光进行调制，得到调制激光，包括：通过第一调制器件对所述第一合束激光中的所述第1路激光的第一偏振态和所述第2路激光的第二偏振态进行调整；在所述第一偏振态和所述第二偏振态相同时，得到所述调制激光；
对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光，包括：
通过第一分束器对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，得到所述第二合束激光；
通过激光窗片对所述第二合束激光进行输出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光，包括：
通过第二分束器对所述第1路激光的第一偏振态进行调整，得到第1路调整激光；
通过第三分束器对所述第1路调整激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到所述第一合束激光。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，包括：
通过信号源输入所述初始激光；
通过第一放大模块对所述初始激光进行放大，得到一级放大激光；
通过第四分束器对所述一级放大激光进行分束，得到初始第1路激光、初始第2路激光、…、初始第n路激光；
对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调整，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调整，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光，包括：
通过第二调制器件对所述初始第1路激光、所述初始第2路激光、…、所述初始第n路激光进行调制，以提取出初始第1路调制激光、初始第2路调制激光、…、初始第n路调制激光；
通过第二放大模块对所述初始第1路调制激光、所述初始第2路调制激光、…、所述初始第n路调制激光进行放大，得到初始第1路放大激光、初始第2路放大激光、…、初始第n路放大激光；
通过扩束器件对所述初始第1路放大激光、所述初始第2路放大激光、…、所述初始第n路放大激光进行扩束，得到初始第1路扩束激光、初始第2路扩束激光、…、初始第n路扩束激光；
通过反射器件对所述初始第1路扩束激光、所述初始第2路扩束激光、…、所述初始第n路扩束激光进行反射，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过反射器件对所述初始第1路扩束激光、所述初始第2路扩束激光、…、所述初始第n路扩束激光进行反射，分别得到所述第1路激光、所述第2路激光、…、所述第n路激光，包括：
通过第一波片将所述初始第1路扩束激光输入第二分束器，得到第1透过激光；通过第二波片将所述初始第2路扩束激光输入第三分束器，得到第2透过激光；通过第n波片将所述初始第n路扩束激光输入第一分束器，得到第n透过激光；
通过第n+1波片将所述第1透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第1路激光；通过第n+2波片将所述第2透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第2路激光；通过第2n波片将所述第n透过激光输入到所述反射器件，以获取所述反射器件中反射的所述第n路激光。
7.一种激光合束装置，其特征在于，所述装置包括：
处理模块，用于对初始激光进行处理，得到第1路激光、第2路激光、…、第n路激光，其中，n为大于或等于3的正整数；
第一合束模块，用于对所述第1路激光和所述第2路激光进行偏振非相干合束，得到第一合束激光；
调制模块，用于对所述第一合束激光进行调制，得到调制激光，包括：通过第一调制器件对所述第一合束激光中的所述第1路激光的第一偏振态和所述第2路激光的第二偏振态进行调整；在所述第一偏振态和所述第二偏振态相同时，得到所述调制激光；
第二合束模块，用于对所述调制激光和所述第n路激光进行偏振非相干合束，以输出第二合束激光。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器运行所述程序指令时，执行权利要求1-6中任一项所述方法中的步骤。
9.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。
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| CN103197422A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-07-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种基于双光栅的波长可调谐激光相干合束系统 |
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2022
- 2022-03-24 CN CN202210291711.3A patent/CN114384707A/zh active Pending
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Address after: 516057 No.4, Xinpeng Road, Ma'an Town, Huicheng District, Huizhou City, Guangdong Province Applicant after: GUANGDONG LYRIC ROBOT AUTOMATION Co.,Ltd. Applicant after: Guangdong Shunyuan Laser Technology Co.,Ltd. Address before: 516057 No.4, Xinpeng Road, Ma'an Town, Huicheng District, Huizhou City, Guangdong Province Applicant before: GUANGDONG LYRIC ROBOT AUTOMATION Co.,Ltd. Applicant before: Guangdong Liyuanheng Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |