专利名称：激光光束质量的控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及技术激光技术领域，特别是涉及一种激光光束质量的控制装置及方法。
背景技术：
在实际应用当中，激光的光束质量是激光的一个重要的应用参数，反应了激光聚焦和传播的性能。例如在激光加工领域，光束质量好的激光光束就可以使聚焦后的光束聚焦光斑变小或瑞利长度(焦深)变长，从而提高激光对材料的加工能力，得到更好的加工效果O激光的光束质量因子M2是描述激光光束质量的主要参数，根据ISO的标准定义，M2可以表示为
权利要求
1.一种激光光束质量的控制装置，其特征在于，包括增益介质、泵浦源、第一光学元件、第二光学元件、探测器和控制器，所述增益介质设置在激光的光路上，所述控制器与泵浦源相连接，用于控制泵浦源向增益介质发出泵浦光，所述泵浦光经由第一光学元件进入增益介质，激光经由第一光学元件透射后进入第二光学元件，所述第二光学元件将激光分离出小部分能量供探测器进行探测，并将其余大部分能量透射输出，所述探测器用于探测激光的光束质量信息并传输给控制器，所述控制器与第一光学元件相连接，用于控制第一光学元件以调节泵浦光的光强分布，进而调节增益介质内的增益分布以控制激光的光束质量。
2.如权利要求I所述的激光光束质量的控制装置，其特征在于，还包括激光波前校正器，所述激光波前校正器设置在第一光学兀件和第二光学兀件之间，所述激光波前校正器 与所述控制器相连接，用于补偿激光的位相畸变，激光经激光波前校正器反射后进入第二光学元件，控制器控制激光波前校正器调节激光的波前以进一步调节激光的光束质量。
3.如权利要求I所述的激光光束质量的控制装置，其特征在于，所述第一光学元件包括液晶光阀和反射镜，在泵浦源和增益介质之间依次设置液晶光阀和反射镜，所述控制器与液晶光阀相连接，所述反射镜的表面镀有对泵浦光全反、对激光增透膜层。
4.如权利要求I所述的激光光束质量的控制装置，其特征在于，所述第二光学元件为分束镜。
5.如权利要求I所述的激光光束质量的控制装置，其特征在于，所述探测器为哈特曼传感器或激光光束质量分析仪。
6.如权利要求2所述的激光光束质量的控制装置，其特征在于，所述激光波前校正器为变形镜或静态相位板。
7.一种激光光束质量的控制方法，其特征在于，在激光的光路上设置有接收泵浦光的增益介质，所述泵浦光经由与控制器相连接的第一光学元件进入增益介质，经增益介质和第一光学元件输出的激光经第二光学元件分离出小部分能量供探测器探测，并将其余大部分能量透射输出，所述探测器将探测到的激光的光束质量信息传输给控制器，所述控制器通过控制第一光学元件以调节泵浦光的光强分布，进而调节增益介质内的增益分布以控制激光的光束质量。
8.如权利要求7所述的激光光束质量的控制方法，其特征在于，所述第一光学元件包括液晶光阀和表面镀有对泵浦光全反、对激光增透膜层的反射镜时，所述液晶光阀与控制器相连接，所述控制器施加给液晶光阀的电压为U1 (X，y)，泵浦光经过液晶光阀后的光强为IpU，y)，其中，/ 、f f (x, I (x, y) -/ (x, y) Ip(x,y) = Cp\\u+ ^ ’巧 Λ，巧 _ 2 2 _ λ- +y 、 Cp , ζ (X2 + y2"\ χ (ι ( 、、■ Z0e 2 -八 χ，_κ) u^x'y) = 77-ln^--i--ln(/, (^,y)) + ^-- 式中，C1为液晶光阀的透过率-电压系数，Ii (x，y)为增益介质的入射口处的的激光原始的光强分布，Itj(Xd)为控制器内预设的激光的目标光强分布，Iptl(x，y)为泵浦光原始的光强分布，
9.如权利要求7所述的激光光束质量的控制方法，其特征在于，在第一光学元件和第二光学元件之间设置有激光波前校正器，所述激光波前校正器与所述控制器相连接，用于补偿激光的位相畸变，激光经激光波前校正器反射后射入第二光学元件，控制器驱动激光波前校正器调节激光的波前以进一步地调节激光的光束质量。
10.如权利要求9所述激光光束质量的控制方法，其特征在于，所述激光波前校正器为变形镜时，激光经第一光学元件使激光的光强分布被控制在目标光强分布内，激光经变形 镜产生位相延迟后经第二光学元件输出，控制器根据光束质量信息与预设的目标波前相比较后输出控制电压Un给变形镜以调节激光的位相延迟CPdm从而对激光的位相畸变进行补偿， 变形镜产生的位相延迟CPdm为
全文摘要
本发明涉及激光技术领域，本发明公开了一种激光光束质量的控制装置及方法，该装置包括增益介质、泵浦源、第一光学元件、第二光学元件、探测器和控制器，所述增益介质设置在激光的光路上，所述控制器与泵浦源相连接，所述泵浦光经由第一光学元件进入增益介质，激光经由第一光学元件透射后进入第二光学元件，所述控制器与第一光学元件相连接，用于控制第一光学元件以调节泵浦光的光强分布。本发明在激光的光路上设置有能吸收泵浦光的增益介质，同时通过控制器控制泵浦光的光强分布以调节激光的光强分布，从而提高了激光的光束质量；进一步地，增加了激光波前校正器，可同时对激光的位相畸变进行补偿，进一步地提高了激光的光束质量。
文档编号H01S3/131GK102637994SQ20121011510
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者刘欢, 巩马理, 张海涛, 柳强, 邱运涛, 闫平, 黄磊 申请人:清华大学