實現注入雷射能量穩定的系統及方法

2023-09-19 01:10:50

專利名稱：實現注入雷射能量穩定的系統及方法
技術領域：
本發明涉及雷射應用技術領域，特別涉及一種利用電光晶體實現注入雷射能量穩定的系統及方法。
背景技術：
電光開關是雷射器中非常重要的一個器件，它的應用是雷射發展史上的一個重要突破，它使雷射的單色亮度提高了好幾個數量級，同時也推動了雷射測距、雷射雷達、高速全息照相以及雷射加工等應用技術的發展。其原理是利用外電場的作用使晶體的折射率發生周期性的改變單軸晶體在電場的作用下周期性的變為雙軸晶體，或雙軸晶體的折射率橢球的形狀和方位發生周期性的改變，電光開關使通過晶體的光發生雙折射來改變偏振光的偏振態，與偏振片一起使用便可以實現對光的調製。電光開關技術通過在雷射器的振蕩過程中改變諧振腔的Q值，以產生高峰值功率、窄脈衝寬度的雷射。與聲光開關相比，電光開關因具有效率高、開關速度快、輸出雷射脈寬窄和峰值功率高等優點，被廣泛應用於固體雷射器。雷射器前端注入的脈衝雷射，能量通常不穩定，如

圖1所示。雷射器輸出的雷射能量會隨著注入的雷射能量的不穩定而上下波動，雷射能量不穩定的雷射經過一些雷射器系統後，這種不穩定性甚至會被放大很多倍，而使雷射器輸出的雷射能量的不穩定性變得異常劇烈。

發明內容
本發明的主要內容在於提供一種實現注入雷射能量穩定的系統及方法，旨在提高雷射器輸出雷射能量的穩定性。為了達到上述目的，本發明提出一種實現注入雷射能量穩定的系統，與外部注入光纖連接，所述系統包括第一分光單元，用於接收所述外部注入光纖的輸入光，並將所述輸入光變成第一水平線偏振光；λ/2波片，用於接收所述第一水平線偏振光，並將所述第一水平線偏振光旋轉預定角度θ ；第二分光單元，用於接收旋轉後的第一水平線偏振光，並分成第一偏振光與第二偏振光進行輸出；能量監視裝置，用於接收所述第一偏振光，並監視第一偏振光的能量Effi ；延遲裝置，用於接收並延遲傳送所述第二偏振光；電控裝置，用於接收所述第一偏振光的能量Effi，並根據所述第一偏振光的能量Effi 產生旋光角度β ；旋光裝置，用於接收所述第二偏振光，並根據所述角度β進行旋光；及第三分光單元，用於接收旋光後的第二偏振光，並輸出第二水平線偏振光。
優選地，所述預定角度θ是指所述λ/2波片的輸入光的入射振動面與光軸之間的夾角，其中，0彡θ彡90。優選地，所述第一分光單元、第二分光單元以及第三分光單元均為偏振分光稜鏡。優選地，所述旋光裝置是電光開關。優選地，所述第一偏振光與所述第二偏振光分別為垂直線偏振光與第三水平線偏振光。優選地，所述電控裝置還用於先暫停所述旋光裝置，並根據所述第一偏振光的能量Effi,計算預定時間At內所述延遲裝置輸出的第三水平線偏振光的最小能量&in，開啟所述旋光裝置，根據所述最小能量Emin獲取加在所述旋光裝置上的電壓V，使所述第三分光單元輸出的所述第二水平線偏振光的能量在預定時間At內保持最小能量^lint5優選地，^lin= E監min/tg22 θ ；其中，Effimin為預定時間At內能量監視裝置測量到的垂直線偏振光的能量Effi的最小值。 優選地，所述加在旋光裝置上的電壓V = F ( β )，其中，
P=arccos^(EmmIΕ )* §22θ。本發明還提出一種實現注入雷射能量穩定的方法，包括以下步驟第一分光單元接收外部注入光纖通過耦合頭注入的輸入光，並將所述輸入光變成第一水平線偏振光，輸出至λ/2波片；所述λ /2波片將接收的水平線偏振光旋轉預定角度θ，輸出至第二分光單元；所述第二分光單元從接收的線偏振光中分離出第一偏振光和第二偏振光，並將所述第一偏振光分送至能量監視裝置，將所述第二偏振光分送至延遲裝置；能量監視裝置接收所述第一偏振光，並監視第一偏振光的能量Effi ；延遲裝置接收並延遲傳送所述第二偏振光；電控裝置接收所述第一偏振光的能量Effi,並根據所述第一偏振光的能量Effi產生旋光角度β ；旋光裝置接收所述第二偏振光，並根據所述角度β進行旋光；第三分光單元接收旋光後的第二偏振光，並輸出第二水平線偏振光。優選地，所述預定角度θ是指所述λ/2波片的輸入光的入射振動面與光軸之間的夾角，其中，0彡θ彡90。優選地，所述第一分光單元、第二分光單元以及第三分光單元均為偏振分光稜鏡。優選地，所述旋光裝置是電光開關。優選地，所述第一偏振光與所述第二偏振光分別為垂直線偏振光與第三水平線偏振光。優選地，產生所述旋光角度β的步驟包括所述電控裝置根據所述能量監視裝置的測量結果Effi,計算預定時間At內所述延遲裝置輸出的第三水平線偏振光的最小能量^lin ；及所述電控裝置根據所述最小能量^lin獲取加在所述旋光裝置上的電壓V，使所述第三分光單元輸出的第二水平線偏振光的能量在預定時間At內保持最小能量^lint5
優選地，Efflin= E監min/tg22 θ ；其中，Effimin為預定時間At內能量監視裝置測量到的垂直線偏振光的能量Effi的最小值。 優選地，所述加在旋光裝置上的電壓V = F ( β )，其中，
權利要求
1.一種實現注入雷射能量穩定的系統，與外部注入光纖連接，其特徵在於，所述系統包括第一分光單元，用於接收所述外部注入光纖的輸入光，並將所述輸入光變成第一水平線偏振光；λ/2波片，用於接收所述第一水平線偏振光，並將所述第一水平線偏振光旋轉預定角度θ ；第二分光單元，用於接收旋轉後的第一水平線偏振光，並分成第一偏振光與第二偏振光進行輸出；能量監視裝置，用於接收所述第一偏振光，並監視第一偏振光的能量E ； 延遲裝置，用於接收並延遲傳送所述第二偏振光；電控裝置，用於接收所述第一偏振光的能量Effi，並根據所述第一偏振光的能量Effi產生旋光角度β ；旋光裝置，用於接收所述第二偏振光，並根據所述角度β進行旋光；及第三分光單元，用於接收旋光後的第二偏振光，並輸出第二水平線偏振光。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述預定角度θ是指所述λ/2波片的輸入光的入射振動面與光軸之間的夾角，其中，θ <90。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述第一分光單元、第二分光單元以及第三分光單元均為偏振分光稜鏡。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述旋光裝置是電光開關。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述第一偏振光與所述第二偏振光分別為垂直線偏振光與第三水平線偏振光。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述電控裝置還用於先暫停所述旋光裝置，並根據所述第一偏振光的能量Effi,計算預定時間At內所述延遲裝置輸出的第三水平線偏振光的最小能量^llin,開啟所述旋光裝置，根據所述最小能量Emin獲取加在所述旋光裝置上的電壓V，使所述第三分光單元輸出的所述第二水平線偏振光的能量在預定時間At 內保持最小能量Im
7.根據權利要求6所述的系統，其特徵在於，Emin= E監min/tg22θ ；其中，E監min為預定時間△t內能量監視裝置測量到的垂直線偏振光的能量E監的最小值。
8.根據權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述加在旋光裝置上的電壓V= F(i3)，其中，β=arccos,√(Emin/E監)*tg22θ。
9.一種實現注入雷射能量穩定的方法，其特徵在於，包括以下步驟第一分光單元接收外部注入光纖通過耦合頭注入的輸入光，並將所述輸入光變成第一水平線偏振光，輸出至λ/2波片；所述λ/2波片將接收的水平線偏振光旋轉預定角度θ，輸出至第二分光單元； 所述第二分光單元從接收的線偏振光中分離出第一偏振光和第二偏振光，並將所述第一偏振光分送至能量監視裝置，將所述第二偏振光分送至延遲裝置； 能量監視裝置接收所述第一偏振光，並監視第一偏振光的能量E監 ； 延遲裝置接收並延遲傳送所述第二偏振光；電控裝置接收所述第一偏振光的能量Effi,並根據所述第一偏振光的能量Effi產生旋光角度β ；旋光裝置接收所述第二偏振光，並根據所述角度β進行旋光； 第三分光單元接收旋光後的第二偏振光，並輸出第二水平線偏振光。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述預定角度θ是指所述λ/2波片的輸入光的入射振動面與光軸之間的夾角，其中，θ <90。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述第一分光單元、第二分光單元以及第三分光單元均為偏振分光稜鏡。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述旋光裝置包括以下至少之一電光開關、法拉第旋光器、液晶、帶有旋轉器的λ/2波片。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述第一偏振光與所述第二偏振光分別為垂直線偏振光與第三水平線偏振光。
14.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，產生所述旋光角度β的步驟包括 所述電控裝置根據所述能量監視裝置的測量結果Effi,計算預定時間At內所述延遲裝置輸出的第三水平線偏振光的最小能量^llin ；及所述電控裝置根據所述最小能量Emin獲取加在所述旋光裝置上的電壓V，使所述第三分光單元輸出的第二水平線偏振光的能量在預定時間At內保持最小能量^lint5
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，^lin= EffiminAgi θ ；其中，Effimin為預定時間At內所述能量監視裝置測量到的垂直線偏振光的能量Effi的最小值。
16.根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述加在旋光裝置上的電壓V= F (β )，其中，P=arccos 水Emm /五監)* 坎2 2沒。
全文摘要
本發明涉及一種實現注入雷射能量穩定的系統及方法。該系統與外部注入光纖連接，其包括第一分光單元、λ/2波片、第二分光單元、能量監視裝置、延遲裝置、旋光裝置、第三分光單元以及電控裝置，注入光纖的輸入光經第一分光單元變成第一水平線偏振光，再經λ/2波片旋轉預定角度θ，由第二分光單元分成第一偏振光與第二偏振光，第一偏振光進入能量監視裝置，延遲裝置接收並延遲傳送第二偏振光，電控裝置接收該第一偏振光的能量E監，並根據能量E監產生旋光角度β，旋光裝置根據角度β進行旋光；第三分光單元接收旋光後的第二偏振光，並輸出第二水平線偏振光。本發明保證了系統輸出的脈衝雷射隨時間變化的穩定性，進一步實現雷射脈衝的穩定增益。
文檔編號H01S3/131GK102545026SQ20111008539
公開日2012年7月4日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者侯立群, 唐熊忻, 樊仲維, 邱基斯 申請人:北京國科世紀雷射技術有限公司