[發明專利]一種包絡可調的超短脈沖序列產生裝置及方法

無效

• 申請號: 201210445114.8
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN103236641A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 周士安;高玉鳳;吳明;胡雪原;尼航
• 申請（專利權）人: 國神光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01S3/11
• 分類號: H01S3/11
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明屬于激光技術領域，涉及一種激光脈沖生成裝置及方法，特別是涉及一種包絡可調的超短脈沖序列產生裝置及方法。

背景技術

隨著激光加工技術的發展，采用超短脈沖、超高強度、超短波長激光對材料進行加工已成為可能。超短脈沖激光的瞬間功率極大，可以和幾乎任何材料發生相互作用，因而可用于超短脈沖激光加工的材料幾乎不受限制。超短脈沖激光精密加工可以得到高于長脈沖激光加工的精度，可以進行材料表面的加工，并且可對透明材料內部進行加工與改性；尤其是對于超硬、易碎、高熔點、易爆等材料的加工，更具有其他方法無法匹敵的優勢。

超短脈沖與傳統的激光加工相比具有很多突出的優點。主要表現在以下幾個方面：

1、超短脈沖激光加工可得到小于聚焦光斑尺寸的加工精度，不會受到光的衍射極限的限制，具有很高的空間分辨性精度高。

2、超短脈沖激光在加工過程中避免了熱擴散問題，在加工材料中沒有出現熔融區，沒有重鑄層，不產生微裂紋，同時避免了熱熔化的存在，大大減弱和消除了傳統加工中熱效應帶來的諸多負面影響。

3、超短脈沖激光加工對材料沒有選擇和限制性，而且加工所需要的脈沖能量閥值極低，一般只有毫焦耳量級。

4、超短脈沖激光加工過程不會產生導致結構損壞的沖擊波，對臨近位置的材料不產生破壞性的影響。

超短脈沖激光在材料加工中具有重要的應用，但在激光加工系統中，激光脈沖的重復頻率也會對材料的加工效果產生影響。如要對具有規則間隔的目標進行高速、精確的加工，將多脈沖激光按照大約對應的間距，應用光學調制元件進行輸出調制，以期達到要求的輸出脈沖序列。如專利CN200880001706.2中提到過的多脈沖加工系統。

目前，實現多脈沖激光器多是基于燈泵或半導體泵浦的固體激光技術，其實現方式有：使用電光開關實現激光腔內兩路子腔調Q振蕩，輸出雙脈沖激光，如專利CN?1435924A；對同一臺激光器的輸出激光進行分束后，采用非線性偏振延遲給每束激光脈沖不同延時，形成多脈沖激光器，如專利US005293389A；多臺脈沖激光器級聯，并對這些激光器產生的激光在時間上進行同步控制，從而達到了產生可調節多脈沖激光光束輸出的目的。上述基于燈泵或半導體泵浦的固體激光技術方式，其脈沖可控性較差，結構復雜，且成本高昂。在一些特定的加工領域中，在連續的超短脈沖中選擇一定長度的脈沖序列，可以獲得更好的加工效果。目前，超短脈沖激光器基本都是輸出一種連續的光脈沖序列，如果需要一種多脈沖包絡序列的激光，往往需要在輸出激光后再加電光調制器、聲光調制器等光電調制器進行調制。但光電調制器應用在高功率、高能量脈沖激光器后，很容易遭受破壞，致使應用穩定性欠缺。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種包絡可調的超短脈沖序列產生裝置及方法，用于產生一種包絡可調的脈沖激光序列。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種包絡可調的超短脈沖序列產生裝置及方法。

一種包絡可調的超短脈沖序列產生裝置，所述包絡可調的超短脈沖序列產生裝置包括：脈沖激光源、分光器、光電轉換器、調制信號發生器、光調制器；所述脈沖激光源用以輸出具有預定頻率和脈寬的超短脈沖激光；所述分光器與所述脈沖激光源相連，用以將所述超短脈沖激光分為兩束；所述光電轉換器與所述分光器相連，用以將分光器輸出的一束超短脈沖激光轉換成定時信號；所述調制信號發生器與所述光電轉換器相連，用以根據所述定時信號的控制輸出與所述超短脈沖激光同步或具有確定延時的調制信號；所述光調制器與所述分光器和調制信號發生器分別相連，用以在所述調制信號的控制下將所述分光器輸出的另一束超短脈沖激光調制成具有一定包絡形狀的光脈沖序列；其中，光脈沖序列的每個包絡均包括至少2個子脈沖。

優選地，所述分光器為能以任意比例和任意數目分光的光學器件。

優選地，所述包絡可調的超短脈沖序列產生裝置還包括與所述光調制器相連的激光放大器；所述激光放大器用以放大所述光脈沖序列。

優選地，所述光調制器包括自由空間聲光調制器、光纖耦合聲光調制器、電光調制器、或/和磁光調制器。

優選地，所述調制信號發生器為任意形式的能夠產生數字信號或模擬信號，且由外部或內部觸發，并能夠對輸入電信號進行分頻、延時的信號發生系統。

一種包絡可調的超短脈沖序列產生方法，述包絡可調的超短脈沖序列產生方法包括：

步驟一，生成具有預定頻率和脈寬的超短脈沖激光；