一种电光-机械复合的脉冲激光合束装置及其方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及高功率激光器领域，具体涉及一种电光-机械复合的脉冲激光合束装置及其方法。
【背景技术】
[0002]随着激光技术的不断发展和成熟，高功率激光具有越来越广泛的应用，深刻地影响了多个行业的发展。按工作方式划分，高功率激光主要分为高峰值功率激光(即高能脉冲激光)和高平均功率激光。
[0003]对于高能脉冲激光，在多种应用领域要求激光具有一定的重复频率。然而直接提高高能脉冲激光器运行的重复频率，将会产生严重的热效应，从而影响激光器的性能，甚至导致激光器输出脉冲能量下降或者不能工作。对于高平均功率激光，应用需求对激光输出功率不断提出更高要求，而单路激光功率提升有限，难以实现较高的平均输出功率。
[0004]因此，无论是对于高能脉冲激光还是对于高平均功率激光，提高脉冲激光的重复频率都是亟需解决的问题。
[0005]电光偏转器一般具有较快的响应速度，但偏转量不大。机械偏转器可以实现较大的偏转量，但是响应速度有限。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术中存在的问题，本发明人认为应该通过脉冲激光合束解决该问题，对于高能脉冲激光，时序合束能够提高激光脉冲输出的重复频率，对于高平均功率激光，时序合束能够提高输出激光的平均功率。本发明提供一种电光-机械复合的脉冲激光合束装置及其方法，本发明逆向利用机械偏转器和电光偏转器产生的光偏转，并将其与脉冲激光的特性以及同步机相结合，通过一级合束装置即可实现多路脉冲激光合束。
[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]—种电光-机械复合的脉冲激光合束装置，包括:电光偏转器、机械偏转器、2个驱动电路、至少3个激光器和同步机，其中I个所述驱动电路与所述电光偏转器相配合，另I个所述驱动电路与所述机械偏转器相配合，同步机与全部的驱动电路和激光器连接，所述激光器的输出口与所述电光偏转器相对，所述电光偏转器和机械偏转器依次沿脉冲激光传输的方向排列，所述激光器输出的脉冲激光由所述机械偏转器的同一位置出射，并且传输方向相同。
[0009]进一步，所述电光偏转器为数字编码电光偏转器、棱镜电光偏转器、渐变折射率电光偏转器、四电极电光偏转器、畴反转电光偏转器或声光偏转器。
[0010]进一步，所述棱镜电光偏转器包括电光晶体棱镜。
[0011 ] 进一步，所述渐变折射率电光偏转器包括具有克尔效应和空间电荷效应的电光晶体。
[0012]进一步，所述数字编码偏转器包括电光晶体和双折射晶体。
[0013]进一步，所述四电极电光偏转器包括电光晶体和4个电极板。
[0014]进一步，所述畴反转电光偏转器包括具有畴结构的电光晶体。
[0015]进一步，所述声光偏转器包括声光晶体。
[0016]—种利用上述的脉冲激光合束装置进行的合束方法，包括以下步骤:
[0017](I)激光器分为至少2组，激光器的输出口与电光偏转器相对，全部的激光器由同步机控制，在不同的时刻输出脉冲激光；
[0018](2)当由不同激光器输出的脉冲激光在不同时刻入射到电光偏转器时，同步机控制驱动电路对电光偏转器施加不同的电压；
[0019](3)每一组激光器输出的脉冲激光由电光偏转器出射，并且出射位置为同一点，出射后脉冲激光的传输方向相同，得到电光合束激光；
[0020](4)不同组的电光合束激光在不同时刻经过机械偏转器，并由机械偏转器的同一位置出射，出射后脉冲激光的传输方向相同，得到合束脉冲激光。
[0021]本发明的有益效果如下:
[0022]1、本发明的合束装置和合束方法将机械偏转器和电光偏转器的有点相结合，能实现较快扫描速度的同时又能实现较大的偏转量，非常适合于需要大规模合束的情况；
[0023]2、将机械偏转器、电光偏转器与同步机相结合，驱动电路给电光偏转器和机械偏转器施加电压，同步机控制施加电压的大小和时刻，巧妙逆向利用2个偏转器的偏转特性和脉冲激光的特点，将多路脉冲激光合束成一路激光，在不降低脉冲能量的前提下提高脉冲激光输出的重复频率和平均功率；
[0024]3、通过同步机对多路脉冲激光时序上的控制，可以得到脉冲间隔时间相同或不同的合束脉冲激光；
[0025]4、通过本发明的合束装置可实现多路脉冲激光的合束，如需要更高重复频率的脉冲激光，将本发明的合束装置进行多级串联即可实现；
[0026]5、激光器输出的脉冲激光可以为重复运行的脉冲，也可以是单次脉冲，可以具有不同的脉冲形状、脉冲宽度、波长、光谱宽度、啁啾特性、幅度等特性。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的合束装置整体结构示意图；
[0028]图2为本发明的数字编码电光偏转器合束示意图；
[0029]图3为本发明的棱镜电光偏转器合束不意图；
[0030]图4为本发明的渐变折射率电光偏转器合束示意图；
[0031]图5为本发明的四电极电光偏转器结构示意图；
[0032]图6为本发明的畴反转电光偏转器结构不意图；
[0033]图7为本发明的声光偏转器合束示意图。
[0034]图中一电光偏转器，11 一双折射晶体，12 —电光晶体，13 —电光晶体棱镜，14一电光晶体，15—电光晶体，16—电光晶体，161—畴结构，162—畴壁，163—自发极化方向，17一声光晶体，2一机械偏转器，31 一驱动电路，311 一电声换能器，32一驱动电路，33一电极板，34—电极板，35—电场方向，36—电极板，37—电极板，38—电场方向，41 一激光器，42—激光器，43—激光器，44 一激光器，410—脉冲激光，420—脉冲激光，430—脉冲激光，440—脉冲激光，5—同步机，510—电光合束激光，520—电光合束激光，6—激光准直元件，610—合束脉冲激光。
【具体实施方式】
[0035]为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0036]实施例一:
[0037]如图1所不，一种电光-机械复合的脉冲激光合束装置，包括:电光偏转器1、机械偏转器2、2个驱动电路、4个激光器、同步机5和激光准直元件6，驱动电路31与电光偏转器I相配合，驱动电路32与机械偏转器2相配合，驱动电路31、驱动电路32和全部的激光器均与同步机5连接，4个激光器的输出口均与电光偏转器I相对，电光偏转器1、机械偏转器2和激光准直元件6依次沿脉冲激光传输的方向排列，所述激光器输出的脉冲激光均由机械偏转器2的同一位置出射，并且传输方向相同。激光器输出的脉冲激光可以为重复运行的脉冲，也可以是单次脉冲，可以具有不同的脉冲形状、脉冲宽度、波长、光谱宽度、啁啾特性、幅度等特性。
[0038]所述电光偏转器I为数字编码电光偏转器、棱镜电光偏转器、渐变折射率电光偏转器、四电极电光偏转器、畴反转电光偏转器或声光偏转器。由于电光偏转器I的响应速度快，对其施加不同的电压即可使激光偏转不同的角度，机械偏转器2偏转角度大，本发明将两者相结合，逆