激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光生成技术领域，尤其涉及一种激光器。


背景技术：

2.目前，由于激光存在峰值功率高、脉宽窄的特性，使得激光在生活和生产中被广泛应用。
3.然而，当激光的峰值功率和能量分别达到一定阈值时，激光将会对激光器本身造成损伤。因此相关技术中为了避免出现此类损伤，激光器发射的激光的平均功率均较低。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种激光器，能够在避免对激光器造成损伤的基础上，提高激光器发射的激光的平均功率。
5.本技术提供了一种激光器，所述激光器包括：控制模块；第一光源模块，所述第一光源模块与所述控制模块连接；其中，所述控制模块用于控制所述第一光源模块生成第一偏振光信号；偏振合束镜，所述偏振合束镜与所述第一光源模块耦合连接；第二光源模块，所述第二光源模块与所述控制模块连接；其中，所述控制模块还用于控制所述第二光源模块生成第二偏振光信号；半波片，所述半波片与所述第二光源模块耦合连接，所述半波片用于根据所述第二偏振光信号生成第三偏振光信号；反射镜，所述反射镜与所述半波片耦合连接，所述反射镜用于将所述第三偏振光信号反射给所述偏振合束镜；其中，所述偏振合束镜还用于根据所述第一偏振光信号和所述第三偏振光信号生成合束激光；其中，所述第一偏振光信号和所述第二偏振光信号的偏振方向相同，所述第三偏振光信号和所述第一偏振光信号的偏振方向互相垂直。
6.本实施例的激光器通过第一光源模块生成第一偏振光信号，第一偏振光信号入射至偏振合束镜；还通过第二光源模块生成第二偏振光信号，并且由半波片根据第二偏振光信号生成第三偏振光信号，此外通过反射镜对第三偏振光信号进行反射，以使得第三偏振光信号入射至偏振合束镜。其中，其中，第一偏振光信号和第二偏振光信号的偏振方向相同，第三偏振光信号和第一偏振光信号的偏振方向互相垂直。激光器通过偏振合束镜对第一偏振光信号进行透射，并且对第三偏振光信号进行反射，使得第一偏振光信号和第三偏振光信号在经过偏振合束镜后进行了合束，从而生成平均功率更高的合束激光。本实施例的激光器在一定程度上提高了激光器的平均功率。
7.在一些实施例中，所述控制模块包括：控制单元，所述控制单元用于生成第一开关信号或第二开关信号；第一开关单元，所述第一开关单元分别与所述控制单元、所述第一光源模块连接，所述第一开关单元用于根据所述第一开关信号控制所述第一光源模块开启或关闭，第二开关单元，所述第二开关单元分别与所述控制单元、所述第二光源模块连接，所述第二开关单元用于根据所述第二开关信号控制所述第二光源模块开启或关闭；其中，所
述控制单元还用于对所述第一开关单元和所述第二开关单元进行时延控制，以使所述偏振合束镜根据所述第一偏振光信号和所述第三偏振光信号生成合束激光。
8.在一些实施例中，所述第一偏振光信号和所述第二偏振光信号的光轴互相平行；所述半波片和所述反射镜的中心均位于所述第二偏振光信号的光轴上；所述偏振合束镜的中心位于所述第一偏振光信号及所述第三偏振光信号的光轴上。
9.在一些实施例中，所述反射镜的设置方向与所述半波片的设置方向呈45
°
夹角。
10.在一些实施例中，所述第一偏振光信号和所述第二偏振光信号的平均功率均为30w，所述第一偏振光信号和所述第二偏振光信号的脉冲重复频率均为800khz。
11.在一些实施例中，所述第一偏振光信号和所述第三偏振光信号均为紫外光信号。
12.在一些实施例中，所述半波片包括：半波片本体；第一增透膜，所述第一增透膜设置于所述半波片本体靠近所述第二光源模块的一侧，所述第一增透膜用于对所述第二偏振光信号进行增透操作；第二增透膜，所述第二增透膜设置于所述半波片本体靠近所述反射镜的一侧，所述第二增透膜用于对所述第二偏振光信号进行增透操作。
13.在一些实施例中，所述反射镜包括：反射镜本体；高反膜，所述高反膜设置于所述反射镜本体靠近所述半波片的一侧，所述高反膜用于对所述第三偏振光信号进行反射操作。
14.在一些实施例中，所述激光器还包括：温度调节器，所述温度调节器分别与所述第一光源模块和所述第二光源模块连接，所述温度调节器用于调节所述第一光源模块和所述第二光源模块的工作温度。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
17.图1为本实用新型实施例激光器的一结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例控制模块的一框架示意图；
19.图3a为本实用新型实施例第一开关信号的一时序示意图；
20.图3b为本实用新型实施例第二开关信号的一时序示意图；
21.图3c为本实用新型实施例合束激光的一重复频率示意图；
22.图4为本实用新型实施例半波片的一结构示意图；
23.图5为本实用新型实施例反射镜的一结构示意图；
24.图6为本实用新型实施例激光器的一框架示意图。
25.附图标记：激光器100、控制模块110、第一光源模块120、第二光源模块130、偏振合束镜140、半波片150、反射镜160、控制单元111、第一开关单元112、第二开关单元113、半波片本体151、第一增透膜152、第二增透膜153、反射镜本体161、高反膜162、温度调节器170。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参
考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
30.本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
31.需要说明的是，由于激光器产生的激光光信号具有窄脉宽、高峰值功率、高单脉冲能量等优点，因此激光光信号在科研、生物、医疗、材料加工、通信、国防等各个领域均得到了广泛的应用。然而，激光光信号极高的峰值功率和单脉冲能量会给激光器中的光学元器件造成损伤，从而影响激光器的使用寿命。为了避免缩短激光器的使用寿命，相关技术中激光器不能直接生成高功率的激光光信号，即激光器生成激光光信号的平均功率较低。同时，由于单脉冲能量的限制，激光器产生激光光信号的重复频率也相对较低。
32.为此，本技术提供了一种激光器，能够在避免对激光器造成损伤的基础上，提高激光器发射的激光的平均功率。
33.请参阅图1，本技术提供了一种激光器100，激光器100包括：控制模块110；第一光源模块120，第一光源模块120与控制模块110连接；其中，控制模块110用于控制第一光源模块120生成第一偏振光信号；偏振合束镜140，偏振合束镜140与第一光源模块120耦合连接；第二光源模块130，第二光源模块130与控制模块110连接；其中，控制模块110还用于控制第二光源模块130生成第二偏振光信号；半波片150，半波片150与第二光源模块130耦合连接，半波片150用于根据第二偏振光信号生成第三偏振光信号；反射镜160，反射镜160与半波片150耦合连接，反射镜160用于将第三偏振光信号反射给偏振合束镜140；其中，偏振合束镜140还用于根据第一偏振光信号和第三偏振光信号生成合束激光；其中，第一偏振光信号和第二偏振光信号的偏振方向相同，第三偏振光信号和第一偏振光信号的偏振方向互相垂直。
34.可以理解的是，如图1所示，激光器100包括控制模块110、第一光源模块120和第二光源模块130。其中，控制模块110分别与第一光源模块120和第二光源模块130连接。具体的，第一光源模块120与偏振合束镜140耦合连接；第二光源模块130、半波片150和反射镜
160分别耦合连接，反射镜160还用于与偏振合束镜140耦合连接。
35.可以理解的是，控制模块110用于控制第一光源模块120的开启和关闭，当控制模块110控制第一光源模块120开启时，第一光源模块120生成第一偏振光信号；当控制模块110控制第一光源模块120关闭时，第一光源模块120停止工作。其中，第一光源模块120生成的第一偏振光信号为线偏振激光光信号。在本实施例中，第一偏振光信号的偏振态为水平偏振态，第一偏振光信号从第一光源模块120出射后，沿水平方向传播并入射至偏振合束镜140。
36.可以理解的是，控制模块110用于控制第二光源模块130的开启和关闭，当控制模块110控制第二光源模块130开启时，第二光源模块130生成第二偏振光信号；当控制模块110控制第二光源模块130关闭时，第二光源模块130停止工作。其中，第二光源模块130生成的第二偏振光信号为线偏振激光光信号。在本实施例中，第二偏振光信号的偏振态为水平偏振态，即第一光源模块120生成第一偏振光信号的偏振方向，与第二光源模块130生成第二偏振光信号的偏振方向相同。第二偏振光信号从第二光源模块130出射后，沿水平方向传播并入射至半波片150。其中，半波片150用于调节第一偏振光信号的偏振方向。当处于水平偏振态的第一偏振光信号经过半波片150透射时，半波片150将第一偏振光信号的偏振态从水平偏振态调节为垂直偏振态，从而生成偏振态为垂直偏振态的第三偏振光信号。在本实施例中，水平偏振态和垂直偏振态为相互垂直的两个偏振态，即第二偏振光信号的偏振方向与第三偏振光信号的偏振方向互相垂直。
37.可以理解的是，第三偏振光信号从半波片150出射后，沿水平方向传播并入射至反射镜160。反射镜160用于对第三偏振光信号进行反射，以改变第三偏振光信号的传播方向。在本实施例中，当第三偏振光信号入射到反射镜160上时，反射镜160对第三偏振光信号进行反射，使得第三偏振光信号以垂直方向出射。第三偏振光信号沿垂直方向传播并入射至偏振合束镜140。
38.可以理解的是，由上述内容可知，第一偏振光信号沿着水平方向入射至偏振合束镜140；第三偏振光信号沿着垂直方向入射至偏振合束镜140。其中，偏振合束镜140用于对不同偏振态的光信号进行合束。具体的，在本实施例中，偏振合束镜140用于对水平偏振态的光信号进行透射，偏振合束镜140还用于对垂直偏振态的光信号进行反射。因此，如图1所示，处于水平偏振态的第一偏振光信号能够被偏振合束镜140透射，从而沿着水平方向出射；处于垂直偏振态的第三偏振光信号能够被偏振合束镜140反射，从而沿着水平方向出射。第一偏振光信号和第三偏振光信号经过偏振合束镜140后，沿着相同的水平方向出射，即第一偏振光信号和第三偏振光信号在空间上发生了重合，从而生成了合束激光(激光光信号)。
39.可以理解的是，假设第一光源模块120生成第一偏振光信号的平均功率为w1，假设第二光源模块130生成第三偏振光信号的平均功率为w2。由于本实施例激光器100生成的合束激光是由第一偏振光信号和第三偏振光信号合束得到的，因此，合束激光的平均功率w3为第一偏振光信号和第三偏振光信号的平均功率之和，即w3＝w1+w2。可以理解的是，通过调节第一光源模块120的平均功率w1和第二光源模块130的平均功率w2，能够对激光器100的平均功率w3进行灵活调整。此外，本实施例的偏振合束镜140对于第一偏振光信号的透过率能够达到99％以上，且偏振合束镜140对于第三偏振光信号的反射率能够达到95％以上，
同时偏振消光比能够达到30db以上。
40.本实施例的激光器100通过第一光源模块120生成第一偏振光信号，第一偏振光信号入射至偏振合束镜140；还通过第二光源模块130生成第二偏振光信号，并且由半波片150根据第二偏振光信号生成第三偏振光信号，此外通过反射镜160对第三偏振光信号进行反射，以使得第三偏振光信号入射至偏振合束镜140。其中，其中，第一偏振光信号和第二偏振光信号的偏振方向相同，第三偏振光信号和第一偏振光信号的偏振方向互相垂直。激光器100通过偏振合束镜140对第一偏振光信号进行透射，并且对第三偏振光信号进行反射，使得第一偏振光信号和第三偏振光信号在经过偏振合束镜140后进行了合束，从而生成平均功率更高的合束激光。本实施例的激光器100能够在避免对激光器100造成损伤的基础上，提高激光器100发射的激光的平均功率。
41.请参阅图1、图3a、图3b和图3c，在一些实施例中，控制模块110包括：控制单元111，控制单元111用于生成第一开关信号或第二开关信号；第一开关单元112，第一开关单元112分别与控制单元111、第一光源模块120连接，第一开关单元112用于根据第一开关信号控制第一光源模块120开启或关闭，第二开关单元113，第二开关单元113分别与控制单元111、第二光源模块130连接，第二开关单元113用于根据第二开关信号控制第二光源模块130开启或关闭；其中，控制单元111还用于对第一开关单元112和第二开关单元113进行时延控制，以使偏振合束镜140根据第一偏振光信号和第三偏振光信号生成合束激光。
42.可以理解的是，由上述内容可知，控制模块110用于分别控制第一光源模块120和第二光源模块130的开启或者关闭，从而在第一光源模块120和第二光源模块130开启时，控制第一偏振光信号和第二偏振光信号的生成。如图2所示，控制模块110包括控制单元111、第一开关模块和第二开关模块。其中，控制单元111用于生成第一开关信号和第二开关信号。第一开关单元112根据第一开关信号控制第一光源模块120生成第一偏振光信号或停止工作，第二开关单元113根据第二开关信号控制第二光源模块130生成第二偏振光信号或停止工作。具体的，当第一开关信号为高电平时，第一光源模块120根据高电平的第一开关信号生成第一偏振光信号，当第一开关信号为低电平时，第一光源模块120根据低电平的第一开关信号停止工作。当第二开关信号为高电平时，第二光源模块130根据高电平的第二开关信号生成第二偏振光信号，当第二开关信号为低电平时，第二光源模块130根据低电平的第二开关信号停止工作。
43.可以理解的是，当第一光源模块120和第二光源模块130按照一定的时间延迟量t1进行工作，以生成相应的第一偏振光信号和第二偏振光信号时，激光器100生成合束激光的重复频率f3为第一光源模块120生成第一偏振光信号的重复频率f1，与第二光源模块130生成第二偏振光信号的重复频率f2之和，即f1+f2＝f3。其中，重复频率指的是单位时间内生成激光光信号的脉冲个数。因此，本实施例的控制单元111还用于对第一开关信号和第二开关信号进行时延控制，以使得第一光源模块120和第二光源模块130按照时间延迟量t1进行工作，从而提高合束激光的重复频率f3。
44.具体的，第一开关信号的时序图如图3a所示，第二开关信号的时序图如图3b所示。由上述内容可知，在一个工作周期内，激光器100生成合束激光的重复频率如图3c所示。
45.可以理解的是，本实施例的激光器100通过设置控制模块110，能够对第一光源模块120和第二光源模块130进行开启或者关闭，并且通过控制单元111对第一光源模块120和
第二光源模块130进行时延控制，以使第一光源模块120和第二光源模块130按照时间延迟量t1进行工作，从而提高了激光器100生成合束激光的重复频率。
46.在一个具体的实施例中，控制模块110可以是声光开关控制板。声光开关控制板通过生成相应的第一开关信号和第二开关信号，并且进行相应的延迟处理，能够对第一光源模块120、第二光源模块130工作的时序进行精确控制。
47.请再次参阅图1，在一些实施例中，第一偏振光信号和第二偏振光信号的光轴互相平行；半波片150和反射镜160的中心均位于第二偏振光信号的光轴上；偏振合束镜140的中心位于第一偏振光信号及第三偏振光信号的光轴上。
48.可以理解的是，为了保证第一偏振光信号能够最大程度入射到偏振合束镜140中，减小第一偏振光信号的损耗，本实施例中偏振合束镜140的中心位于第一偏振光信号的光轴上。同理的，为了减少第二偏振光信号和第三偏振光信号的损耗，半波片150和反射镜160的中心均位于第二偏振光信号的光轴上，且第二偏振光信号和第三偏振光信号的光轴重合。此外，为了保证第三偏振光信号能够尽可能地全部入射到偏振合束镜140中，本实施例中偏振合束镜140的中心位于第三偏振光信号的光轴上。
49.请再次参阅图1，在一些实施例中，反射镜160的设置方向与半波片150的设置方向呈45
°
夹角。
50.可以理解的是，当反射镜160与半波片150成45
°
夹角设置时，沿水平方向入射的第三偏振光信号能够沿垂直方向进行出射。此外，当反射镜160与半波片150成45
°
夹角设置时，能够减少反射镜160对第三偏振光信号造成的反射损耗。
51.在一些实施例中，第一偏振光信号和第二偏振光信号的平均功率均为30w，第一偏振光信号和第二偏振光信号的脉冲重复频率均为800khz。
52.可以理解的是，在一个具体的实施例中，当第一光源模块120生成第一偏振光信号的平均功率w1为30w，且第二光源模块130生成第二偏振光信号的平均功率w2为30w时，由上述内容可知，激光器100生成合束激光的平均功率w3为60w。当第一光源模块120生成第一偏振光信号的的重复频率f1为800khz，且第二光源模块130生成第二偏振光信号的重复频率f2为800khz时，由上述内容可知，激光器100生成合束激光的重复频率f3为1.6mhz。其中，第一光源模块120和第二光源模块130可以是通过光纤种子源结合行波放大技术的皮秒紫外激光器100模块。可以理解的，本实施例的激光器100能够在一定程度上提高生成激光光信号的平均功率和重复频率。
53.在一些实施例中，第一偏振光信号和第三偏振光信号均为紫外光信号。
54.可以理解的是，第一偏振光信号和第三偏振光信号均为紫外光信号。在一个具体的实施例中，第一偏振光信号和第二偏振光信号的波长均为355nm或者均为343nm，两者的输出光斑大小为2mm。
55.可以理解的是，假设第一偏振光信号和第二偏振光信号的波长均为355nm，且第一偏振光信号和第二偏振光信号的振幅相同，则根据上述内容可知，激光器100生成的合束激光在水平方向和垂直方向上线偏振比例为1:1。
56.请参阅图4，在一些实施例中，半波片150包括：半波片本体151；第一增透膜152，第一增透膜152设置于半波片本体151靠近第二光源模块130的一侧，第一增透膜152用于对第二偏振光信号进行增透操作；第二增透膜153，第二增透膜153设置于半波片本体151靠近反
射镜160的一侧，第二增透膜153用于对第二偏振光信号进行增透操作。
57.可以理解的，为了减少第二偏振光信号经过半波片150透视时的损耗，本实施例中半波片本体151的两侧都设置了相应的增透膜(第一增透膜152和第二增透膜153)。其中，半波片150可以是多级半波片150或者真空零及半波片150。在一个具体的实施例中，当第一偏振光信号和第二偏振光信号均为紫外光信号时，第一增透膜152和第二增透膜153为针对紫外波长的增透膜。
58.请参阅图5，在一些实施例中，反射镜160包括：反射镜本体161；高反膜162，高反膜162设置于反射镜本体161靠近半波片150的一侧，高反膜162用于对第三偏振光信号进行反射操作。
59.可以理解的是，为了减少对第三偏振光信号的反射损耗，本实施例的反射镜本体161设置了高反膜162。具体的，高反膜162针对第三偏振光信号的反射率高达99％以上，且具有高损伤阈值，能够承受高功率的第三偏振光信号的照射。
60.请参阅图6，在一些实施例中，激光器100还包括：温度调节器170，温度调节器170分别与第一光源模块120和第二光源模块130连接，温度调节器170用于调节第一光源模块120和第二光源模块130的工作温度。
61.可以理解的是，由于第一光源模块120和第二光源模块130在工作过程中会产生大量热量，容易因为工作温度过高从而降低第一光源模块120和第二光源模块130的工作性能。为此，本实施例中激光器100还设置了温度调节器170。温度调节器170用于调节第一光源模块120和第二光源模块130的工作温度。
62.在一个具体的实施例中，温度调节器170为循环冷却装置。22摄氏度的冷却液在循环冷却装置中循环流动，从而能够有效维持第一光源模块120和第二光源模块130的工作温度，避免产生过热的问题。
63.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。