[發明專利]用于修整同步脈沖形狀的方法和系統

無效

• 申請號: 200580046803.X
• 申請日: 2005-11-21
• 公開（公告）號: CN101103500A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: Y·孫;L·孫
• 申請（專利權）人: 電子科學工業公司
• 主分類號: H01S3/082
• 分類號: H01S3/082;H01S3/11;B23K26/28;H01S3/127
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

【0001】通過采用一種具有兩個或更多個共用共同部分的次諧振器的激光器，可加強對激光脈沖寬度和/或能量廓形的控制。

背景技術

【0002】工作在高脈沖重復率上的二極管抽運(DP)、固態(SS)激光器廣泛應用于包括激光微機械加工在內的多種應用中。在這些激光器中，脈沖寬度主要是由諧振器的設計決定，并且受到用于給定激光介質的激光抽運程度和脈沖重復率的影響。一旦諧振器被構造出來，僅有極少的可行方法可以在給定抽運程度和脈沖重復率下更改特定激光介質的脈沖寬度或者時間能量廓形。然而，對于諸如加工鏈路特別是在迭層中)的某些應用而言，希望更好地控制住脈沖寬度和時間能量廓形，同時維持其它激光脈沖參數。

【0003】采用快速二極管主振蕩器/光纖放大器(MOPA)配置的激光器是可以給出具有大約1納秒到10納秒可調脈沖寬度的大致上為正方形的能量廓形激光脈沖，但是現有的光纖放大器僅能給出隨機的未被極化的激光輸出，并且通常具有不適宜的較寬波長光譜輸出，這造成難以得到足夠小的聚焦光束光點尺寸以執行期望的微機械加工操作、而不影響附近的襯底或其它材料。Sun等人的美國專利申請第10/921,481號和第10/921,765號描述了獲取MOPA脈沖的方法，該脈沖具有特別針對特定應用修整的能量廓形，這兩項專利申請轉讓給了本發明申請的受讓人。

【0004】電光(E-O)裝置也可用作光閘，以對激光脈沖的能量廓形或脈沖寬度進行重新整形。然而，以高重復率(尤其是約40kHz以上)來操作E-O裝置，并將激光脈沖和E-O裝置的動作同步至期望的精度，在實際限制下是極其困難的。

【0005】由產生分別具有不同的時間能量廓形和脈沖寬度的脈沖的兩個獨立激光器所發出的激光脈沖，在理論上，可以被組合以提供期望特征的組合的能量廓形和脈沖寬度。然而，在實際中，這種獨立產生的脈沖的組合會承受激光脈沖抖動，該激光脈沖抖動是激光脈沖啟動相對于激光脈沖啟動控制信號的隨機波動，該隨機波動是典型Q開關激光器所固有的。在許多應用中，脈沖抖動通常是大于5納秒到30納秒，這取決于激光器的設計和激光脈沖的重復率。此脈沖抖動通常是大到難以促進產生具有期望精度的脈沖組合，尤其是當期望組合脈沖組以小于200納秒的時間間隔發生時。例如，類似激光鏈路加工的應用的一致的可復現的脈沖能量廓形可能要求在兩個脈沖之間具有優于1納秒的時序穩定性。這個同步問題在高重復率時會變成更加重要，尤其是例如在約40kHz以上的重復率時。

發明內容

【0006】一些實施例的目標是提供一種用于控制激光脈沖的能量廓形和/或脈沖寬度的激光器和/或方法。

【0007】本發明的一個實施例采用兩個或更多個次諧振器，它們共用共同的諧振器部分，以使得產生激光的動作大致上自同步。每個次諧振器是具有不同的設計配置(諸如次諧振器長度)，其適于提供至少一種不同的脈沖能量廓形和/或脈沖寬度特性。當諧振器的共用部分包括輸出端口時，所生成的激光輸出提供獨特的激光輸出脈沖，此激光輸出脈沖合并由次諧振器的配置所給予的能量廓形和/或脈沖寬度特性。在一些實施例中，次諧振器共用共同諧振器部分中的激光介質；并且在一些實施例中，每個次諧振器部分可具有其本身的激光介質。在一個實施例中，長次諧振器與短次諧振器共用共同諧振器部分，以產生具有短上升時間和長脈沖寬度的激光脈沖。

【0008】在一些實施例中，共同諧振器部分包括高反射率反射鏡，同時，每個次諧振器部分具有其本身的輸出端口。此后，來自每個次諧振器的激光廓形特性是可在諧振器之外重新組合，同時，許多激光脈沖抖動的負面后果可被顯著降低。在廓形被重新結合為激光輸出脈沖之前，次諧振器輸出的不同廓形可經過不同的可選的諧波變換技術處理，容許激光輸出脈沖具有采用多于一個激光波長的特別修整過的廓形。在其它的實施例中，可控制這些不同的波長廓形使其相對彼此發生于不同的時間。

【0009】在參照結合了附圖的優選實施例的詳細描述后，額外的方面和優勢將顯而易見。

附圖說明

【0010】圖1是由兩個次諧振器組成之激光器的原理圖，其中的次諧振器具有包括激光介質和輸出端口的共同諧振器部分。

【0011】圖2A是由兩個次諧振器組成之激光器的原理圖，其中的每個次諧振器包括激光介質，這兩個次諧振器共用其內部并未裝設激光介質的共同諧振器部分。