[发明专利]基于高速快反镜的激光调Q装置及调Q方法

说明书

本发明公开了一种基于高速快反镜的激光调Q装置及调Q方法，该装置由高速快反镜模块，激光工作物质模块，激光输出镜模块，快反镜控制器、冷却模块和电源模块组成。该调Q方法通过准确的控制高速快反镜快速偏摆，改变腔内损耗的办法来调节腔内的Q值，从而输出所需的激光脉冲序列。利用反射式的调Q方式可以将高速快反镜放置在光路的中间，实现更高、更快的激光调Q，也可以通过串联多块高速快反镜的方式实现更高频率的激光调Q和更快的激光调Q能力。

技术领域

本发明涉及激光调Q装置的技术领域，特别是一种基于高速快反镜的激光调Q装置及调Q方法。

背景技术

激光调Q技术是一种提升激光器输出峰值强度的有效方法，其通过将连续激光能量压缩到宽带极窄的脉冲发射，峰值强度可提高几个数量级。常用的激光调Q技术有，电光调Q、声光调Q、染料调Q、转镜调Q等，其中以电光调Q、声光调Q为主。电光调Q是通过在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的反射损耗；声光调Q则是通过某种特定的载波频率驱动换能器产生同一频率的超声波并传入声光介质，从而在介质内部形成折射率变化，改变光束的传播方向，到达改变腔内损耗的效果。

与电光调Q、声光调Q等常用的调Q方式相比，转镜调Q方式因其机械结构复杂，同时因为机械惯性，难以实现特定序列调Q等原因，难以应用到激光加工，激光测距等领域，逐步的退出市场。然而，转镜调Q所采用的反射式调Q方式相对于上述的透射式调Q方式可以实现更高的光能利用率，同时也具备更高的光强损伤阈值，并且对调制的波长无限制，特别适用于长波红外等的传统调Q方式难以实现的波段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对转镜调Q方式机械结构复杂，无法实现特定序列调Q等问题。本装置采用高速快反镜实现反射式的激光调Q，保留传统转镜调Q方式所具备的优势，同时解决机构复杂和难以实现序列调Q的困难。

本发明采用的技术方案为：基于高速快反镜的激光调Q装置，由高速快反镜模块，激光工作物质模块，激光输出镜模块，快反镜控制器、冷却模块和电源模块组成。该装置存在两个主要的工作状态：a、高速快反镜模块与激光工作物质模块和激光输出镜模块构成稳定的激光谐振腔，并从激光输出镜模块输出连续激光；b、高速快反镜模块发生了大角度偏转，使高速快反镜模块与激光工作物质模块和激光输出镜模块无法形成稳定的激光谐振腔，激光输出镜模块无激光输出，激光工作物质模块的反转粒子数持续增加并达到饱和阈值。当高速快反镜模块在这两个状态之间快速切换时，状态b条件下大量反转粒子数所存储的能量在短时间内被释放出来，形成峰值强度极高的强脉冲激光。通过控制快反镜控制器，可以使高速快反镜模块产生特定序列的偏摆，从而产生特定序列的激光脉冲。

进一步地，所述的高速快反镜模块采用压电陶瓷或基电致伸缩材料驱动器。

进一步地，所述的高速快反镜模块发生了大角度偏转，偏转角度需大于atan(S/L)，其中S为输出激光光束直径，L为谐振腔腔长。

进一步地，所述的两个状态之间快速切换，切换时间要求小于200μs。

基于高速快反镜的激光调Q方法，该方法存在两个主要的工作状态：a、高速快反镜模块与激光工作物质模块和激光输出镜模块构成稳定的激光谐振腔，并从激光输出镜模块输出连续激光；b、高速快反镜模块发生了大角度偏转，使高速快反镜模块与激光工作物质模块和激光输出镜模块无法形成稳定的激光谐振腔，激光输出镜模块无激光输出，激光工作物质模块的反转粒子数持续增加并达到饱和阈值，当高速快反镜模块在这两个状态之间快速切换时，状态b条件下大量反转粒子数所存储的能量在短时间内被释放出来，形成峰值强度极高的强脉冲激光，通过控制快反镜控制器，可以使高速快反镜模块产生特定序列的偏摆，从而产生特定序列的激光脉冲。

本发明与现有技术相比有如下优点：