一种基于声光偏转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，具体涉及一种基于声光偏转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。
【发明内容】
[0005]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。本发明提供一种基于声光偏转的脉冲激光合束装置及其方法，本发明巧妙利用声光晶体、声光晶体驱动电路、同步机和脉冲激光的特点，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。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种基于声光偏转的脉冲激光合束装置，包括:
[0008]第一声光晶体；
[0009]第一声光晶体驱动电路，所述第一声光晶体驱动电路与所述第一声光晶体连接；
[0010]第一激光器，所述第一激光器的激光输出口朝向所述第一声光晶体；
[0011]第二激光器，所述第二激光器的激光输出口朝向所述第一声光晶体，所述第二激光器与第一激光器位于第一声光晶体的同一侧；
[0012]同步机，所述同步机分别与所述第一声光晶体驱动电路、所述第一激光器和所述第二激光器连接。
[0013]进一步，所述第一声光晶体驱动电路和第二声光晶体驱动电路分别包括相互连接的驱动器和电声换能器，所述第一声光晶体的电声换能器与所述第一声光晶体连接，所述第二声光晶体的电声换能器与所述第二声光晶体连接。
[0014]进一步，所述第一声光晶体表面镀有对所述第一激光器输出的脉冲激光的增透膜。
[0015]进一步，还包括至少I个第三激光器、至少I个第二声光晶体和至少I个第二声光晶体驱动电路，所述第二声光晶体与所述第二声光晶体驱动电路连接，所述第三声光晶体位于所述第一脉冲激光出射方向。
[0016]—种利用上述的合束装置进行脉冲激光合束的方法，包括以下步骤:
[0017](I)第一激光器输出第一脉冲激光，所述第一脉冲激光入射到第一声光晶体的入射面上，透射后由所述第一声光晶体的出射面出射；
[0018](2)第一声光晶体驱动电路输出电脉冲信号，所述第一声光晶体在电脉冲信号的作用下产生布拉格光栅，第二激光器输出第二脉冲激光，所述第二脉冲激光入射到入射面上，所述第二脉冲激光经过衍射之后，在所述第一脉冲激光出射位置处出射，并且与第一脉冲激光传输方向相同，得到合束脉冲激光；
[0019]上述步骤中，所述第一脉冲激光的入射面与所述第二脉冲激光的入射面为同一第一声光晶体面，所述第一激光器、第二激光器和第一声光晶体驱动电路均由同步机控制，使所述第一脉冲激光与第二脉冲激光在时间上错开，所述第一脉冲激光与电脉冲信号在时间上错开，所述第二脉冲激光与电脉冲信号同步。
[0020]进一步，所述第一脉冲激光与第一声光晶体的入射面的夹角为60-80°。
[0021]进一步，还包括步骤(3)，所述步骤(3)为将步骤(2)得到的合束脉冲激光作为所述第一脉冲激光或第二脉冲激光，重复进行所述步骤(I)和步骤(2)，直至得到最终的合束脉冲激光。
[0022]进一步，所述第一声光晶体为掺铷钇铝石榴石晶体、蓝宝石晶体、碘酸锂晶体、锗晶体、钼酸铅晶体、钼酸二铅晶体、二氧化碲晶体、锗钒酸铅晶体、硫化汞晶体或氯化亚汞晶体。
[0023]本发明的有益效果如下:
[0024](I)将声光晶体、声光晶体驱动电路与同步机相结合，巧妙利用声光晶体的衍射性质和脉冲激光的特点，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；
[0025](2)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；
[0026](3)第一脉冲激光垂直入射到声光晶体，并且在声光晶体表面镀膜，减少激光的反射和折射，最大限度的减少脉冲激光的能量损失；
[0027](4)采用至少I个第三激光器、至少I个第二声光晶体和至少I个第二声光晶体驱动电路，实现合束装置的串联，达到多级合束的目的；
[0028](5)声光晶体驱动电路输出电脉冲信号，控制声光晶体产生周期性的布拉格光栅，达到对第一脉冲激光透射，对第二脉冲激光衍射的效果；
[0029](6)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】
[0030]图1为本发明的合束装置的整体结构示意图；
[0031]图2为本发明的脉冲激光和电脉冲信号时序关系图。
[0032]图中:11 一第一声光晶体，12—第二声光晶体，13—第三声光晶体，21—第一声光晶体驱动电路，210一电脉冲彳目号，22—第二声光晶体驱动电路，220一电脉冲彳目号，23一第三声光晶体驱动电路，230—电脉冲信号，31—第一激光器，32—第二激光器，33—第三激光器，34一第四激光器，4一同步机，5一激光准直兀件，311 一第一脉冲激光，321 一第二脉冲激光，331—第三脉冲激光，341—第四脉冲激光，6—合束脉冲激光。
【具体实施方式】
[0033]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。
[0034]实施例一:
[0035]如图1所示，一种基于声光偏转的脉冲激光合束装置，包括:第一声光晶体11、第二声光晶体12、第三声光晶体13、第一声光晶体驱动电路21、第二声光晶体驱动电路22、第三声光晶体驱动电路23、第一激光器31、第二激光器32、第三激光器33、第四激光器34、同步机4和激光准直元件5。所述第一声光晶体驱动电路21与所述第一声光晶体11连接，所述第二声光晶体驱动电路22与所述第二声光晶体12连接，所述第三声光晶体驱动电路23与所述第三声光晶体13连接，所述声光晶体驱动电路包括相互连接的驱动器和电声换能器，所述驱动器输出电脉冲信号，电声换能器将其转换为超声波，电声换能器与所述声光晶体连接，将超声波加载到声光晶体上，使声光晶体产生布拉格光栅，达到对脉冲激光衍射的目的。声光晶体与声光晶体驱动电路的数目相同，确保每一个声光晶体都有声光晶体驱动电路将其驱动。所述第一激光器31的激光输出口朝向所述第一声光晶体11的入射面，所述第一声光晶体11表面镀有对所述第一激光器31输出的第一脉冲激光311的增透膜，第一脉冲激光311入射到第一声光晶体11，为了衍射能顺利进行，第一脉冲激光311与入射面的夹角为60-80°，并且在第一声光晶体11表面镀膜，减少激光的反射和折射，最大限度的减少第一脉冲激光311的能量损失。所述第二激光器32、第三激光器33和第四激光器34的激光输出口分别朝向第一声光晶体11、第二声光晶体12和第三声光晶体13。使用多个声光晶体和声光晶体驱动电路，实现合束装置的串联，达到多级合束的目的。
[0036]所述同步机4分别与第一声光晶体驱动电路21、第二声光晶体驱动电路22、第三声光晶体驱动电路23、第一激光器31、第二激光器32、第三激光器33、第四激光器34连接。所述激光准直元件5设于所述第一声光晶体11的第一脉冲激光311出射一侧，即脉冲激光由激光器输出后，先入射到声光晶体，再入射到激光准直元件5。
[0037]另，本发明还提供一种利用上述的合束装置进行脉冲激光