[发明专利]一种双电光Q开关再生放大装置

说明书

本申请公开了一种双电光Q开关再生放大装置，其特征在于，包括：激光发射模块、隔离系统、第一电光Q开关模块、第二电光Q开关模块、再生放大器模块和同步触发器模块，所述同步触发器模块分别与所述第一电光Q开关驱动源、所述第二电光Q开关驱动源和所述激光发射模块电连接。本申请提供的一种双电光Q开关再生放大装置，能够避免造成光学元器件的损伤而降低激光器的使用寿命的同时，降低对脉冲能量敏感的材料的加工的影响消除连续脉冲背底和首脉冲效应的双电光Q开关再生放大装置。

技术领域

本申请涉及激光加工领域，特别涉及一种双电光Q开关再生放大装置。

背景技术

脉冲能量为几十μJ，重复频率为几百kHz的高功率高重复频率超短脉冲(皮秒和飞秒)激光能满足对许多材料的精细加工需求，可被广泛应用于激光切割、雕刻、划线、打标等领域。超短脉冲激光加工技术已成为激光加工领域的研究热点，引领未来激光加工的趋势。由锁模振荡器直接产生的皮秒或飞秒单脉冲的能量仅在nJ量级，不能满足激光加工的需求。通常应用再生放大技术提高峰值功率，获得性能优良的高能量激光。再生放大技术通过主动开关控制脉冲的注入和导出，同时也能对再生腔的损耗进行调制。再生放大的工作过程主要包括泵浦、多次放大和腔倒空输出三个阶段。在泵浦阶段，由于再生腔处于高损耗状态，再生腔无激光振荡，再生腔中的增益介质得到持续的泵浦，实现粒子数反转，能量储存到增益介质中。放大阶段开始时，由锁模振荡器输出的低能量种子脉冲导入再生放大腔中，种子脉冲注入后在再生腔内多次通过增益介质提取能量，在获得最优的脉冲能量后再生腔倒空输出放大后的超短脉冲。

由再生放大的工作机理可知，电光Q开关在不加高压的泵浦阶段，种子脉冲也会在再生放大腔中往返一次，提取再生放大中增益晶体中的能量。种子脉冲会伴随着再生放大脉冲输出，形成连续脉冲背底。连续脉冲背底将会对再生放大、后续功率放大和倍频产生不利影响。它会消耗储存到再生放大器和功率放大中的增益介质中的能量，降低再生腔选出的放大脉冲的提取效率。连续脉冲和选出脉冲放大光斑一般不会重合，导致光束质量变坏。同时连续脉冲背底作用到加工样品上会产生严重的热效应，影响超短脉冲的精细加工效果。

对于重复频率十kHz以上的再生放大器采用连续泵浦的方式。这样在激光器首次开启或激光加工间歇期后，由于增益介质的持续储能致使再生放大器的放大能力远大于稳定工作时的放大能力，其首脉冲或前几个脉冲的能量总是明显高于后续稳定脉冲的能量，首脉冲能量是后续脉冲能量的几倍，甚至是十几倍。对于超短脉冲激光器来说，如此高能量的首脉冲对应的激光峰值功率密度可达到GW/cm²，极易造成光学元器件的损伤，降低激光器的使用寿命。同时在加工对脉冲能量敏感的材料时，可造成材料破裂、缺损、加工效果不一致等现象，大大影响了精细加工的效果。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种双电光Q开关再生放大装置，这种双电光Q开关再生放大装置能够消除连续脉冲背底，避免首脉冲效应，进而能够避免造成光学元器件的损伤，提高激光器的使用寿命，并能提高材料的加工效果。

基于上述目的本申请提供了一种双电光Q开关再生放大装置，一包括：光路部分和电学部分，所述光路部分按照光的传播路径依次包括：激光发射模块、第一光隔离系统、第一电光Q开关模块、再生放大腔模块和第二电光Q开关模块，所述电学部分包括同步触发器、第一电光Q开关驱动源和第二电光Q开关驱动源；

所述第一光隔离系统按照光的传播路径依次包括第一偏振片、法拉第旋光器和二分之一波片；

所述第一电光Q开关模块按照光的传播路径依次包括第一电光Q开关和第三镜片；

所述第二电光Q开关模块按照光的传播路径依次包括第二电光Q开关、四分之一波片和第六镜片；

所述再生放大腔模块按照光的传播路径依次包括第二偏振片、第三偏振片、第四镜片、泵浦源、第五镜片、增益晶体、第四偏振片和第五偏振片；