[發(fā)明專利]一種基于光場調(diào)控的可變多光束MOPA激光輸出系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010693607.8
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111736356A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔超慶;孫濤;梅雪松;王文君;施虎;運(yùn)俠倫;孫錚;孫孝飛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B27/10;G02B27/28;G02F1/39
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發(fā)明提供的一種基于光場調(diào)控的可變多光束MOPA激光輸出系統(tǒng)及方法，包括以下步驟：將發(fā)出的激光進(jìn)行擴(kuò)束；將擴(kuò)束后的激光利用全息圖進(jìn)行調(diào)制，得到預(yù)設(shè)光場分布的多光束激光；將多光束激光進(jìn)行能量放大，得到高功率的多光束激光；能夠靈活調(diào)控光束并進(jìn)行功率放大，能夠滿足多種激光應(yīng)用，是一種具有高靈活性、高功率、高質(zhì)量的激光器技術(shù)，能夠很好滿足柔性制造的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光放大及激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于光場調(diào)控的可變多光束MOPA激光輸出系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

激光加工具有精度高、熱影響區(qū)小、加工材料范圍廣等多個(gè)特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工領(lǐng)域。而激光器是激光加工中必不可少的關(guān)鍵部件，決定了激光加工的精度水平。而在激光加工領(lǐng)域中，往往需要加工各種形狀與數(shù)量的大面積群孔，這些群孔對微孔的精度與質(zhì)量如深徑比、圓度以及錐度等要求極高，并且也需要較高的整體加工效率。并且，研究表明，不同光場分布如貝塞爾光、矢量光、平頂光以及超高斯光等對于激光加工會(huì)有不同的加工效果，可以進(jìn)一步提升激光加工的精度和質(zhì)量。因此，采用不同光場分布的多光束激光來進(jìn)行激光加工能實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量、高效率的激光加工。

目前國內(nèi)外所生產(chǎn)的激光器所發(fā)射的激光均為單點(diǎn)高斯分布光束，激光加工過程中往往存在加工效率低、能量利用率低和適應(yīng)差等不足，因此在激光出射后往往需要加入各種復(fù)雜光學(xué)元件來進(jìn)行光束整形與激光分束，且由于空間光調(diào)制器、數(shù)字微鏡器件等光學(xué)整形元件的損傷閾值有限，安裝在激光器外會(huì)限制光束整形后的能量，由此難以實(shí)現(xiàn)高功率、高效率、高精度的激光加工，因此研究基于光場調(diào)控的可變多光束MOPA激光輸出系統(tǒng)及方法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于光場調(diào)控的可變多光束MOPA激光輸出系統(tǒng)及方法，解決了當(dāng)前激光器技術(shù)中激光輸出模式單一、調(diào)制復(fù)雜度高及能量利用不足的缺陷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供的一種基于光場調(diào)控的可變多光束MOPA激光輸出方法，包括以下步驟：

將發(fā)出的激光進(jìn)行擴(kuò)束；

將擴(kuò)束后的激光利用全息圖進(jìn)行調(diào)制，得到預(yù)設(shè)光場分布的多光束激光；

將多光束激光進(jìn)行能量放大，得到高功率的多光束激光。

優(yōu)選地，通過光學(xué)調(diào)制模塊對種子激光器發(fā)出的激光進(jìn)行擴(kuò)束、全息圖調(diào)制，得到預(yù)設(shè)光場分布的多光束激光；之后將得到的多光束激光入射至激光放大模塊，通過激光放大模塊對多光束激光進(jìn)行能量放大，得到高功率的多光束激光。

優(yōu)選地，所述光學(xué)調(diào)制模塊為包括λ/2波片、擴(kuò)束鏡、衍射光學(xué)元件和傅里葉透鏡，其中，種子激光器輸出的激光經(jīng)過λ/2波片入射至擴(kuò)束鏡；所述擴(kuò)束鏡輸出擴(kuò)束后的光束入射至衍射光學(xué)元件；所述衍射光學(xué)元件輸出的多光束激光經(jīng)過傅里葉透鏡入射至激光放大模塊。

優(yōu)選地，所述激光放大模塊包括第一偏振分束鏡、激光放大單元和泵浦源，其中，光學(xué)調(diào)制模塊輸出的多光束激光入射至第一偏振分束鏡；所述第一偏振分束鏡輸出的多光束激光入射至連接激光放大單元；所述泵浦源輸出的激光入射至激光放大單元。

優(yōu)選地，激光放大單元包括增益介質(zhì)、λ/4波片和第二反射鏡，其中，所述第一偏振分束鏡輸出的多光束激光依次經(jīng)過增益介質(zhì)和λ/4波片入射至第二反射鏡；所述第二反射鏡輸出的激光依次經(jīng)過λ/4波片和增益介質(zhì)反射至第一偏振分束鏡；所述泵浦源輸出的激光入射至增益介質(zhì)。

優(yōu)選地，激光放大單元包括光參量放大器、λ/4波片和第二偏振分束鏡，其中，所述第一偏振分束鏡輸出的激光依次經(jīng)過光參量放大器和λ/4波片入射至第二偏振分束鏡；所述第二偏振分束鏡輸出的激光依次經(jīng)過λ/4波片和光參量放大器反射至第一偏振分束鏡；所述泵浦源輸出的激光入射至第二偏振分束鏡。