[发明专利]一种激光器时间域同步控制系统

说明书

本发明公开了一种激光器时间域同步控制系统，包括激光放大系统，控制电路和同步延时电路，所述控制电路连接激光放大系统，所述同步延时电路连接控制电路，同步延时电路通过控制电路计算和比较种子源，第一调制器，放大器和第二调制器的工作周期，输出同步控制信号至控制电路，控制激光放大系统中种子源，第一调制器，放大器和第二调制器的脉冲同步输出。本发明通过提取所有需要准确同步的驱动和控制信号，经过同步延时电路计算并输出同步控制信号到各个控制电路，精确控制各个调制器和放大器同步输出脉冲。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光器时间域同步控制系统。

背景技术

传统的高能超快激光系统通常采用多级脉冲放大器将高频率低脉冲能量种子源放大到更高能量。在这个过程中必须先通过第一级高频声光调制器(AOM1)选取种子源脉冲(1-10个)输出，然后经过多级放大，最后利用第二级声光调制器(AOM2)选择输出脉冲和输出功率。在此过程中，激光器始终处于全功率运行状态。随着加工对象的运行速度不一致和加工效果的一致性，需要准确同步激光脉冲输出并匹配运动速度的变化，同步这些器件的传统方法是：采用一个模拟电子模块控制放大器开关(Pockels盒)。这些开关以及放大激光器之间实现同步，而种子源则工作在自由运转模式下。

尽管上述同步方法已经能够满足多种应用的需求，但是当需要高精度测量时，这种方法就不能胜任了。由于种子源和放大激光器重复频率之间存在不匹配，导致放大系统的同步也随着这种不匹配而变化。对于80MHz的种子振荡器而言，总的系统同步不确定性的上限是12.5ns。为了克服这一极限，需要放大器系统的每个器件都必须同步。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种激光器时间域同步控制系统，实现放大器和调制器的同步。

本发明提供一种激光器时间域同步控制系统，包括激光放大系统，控制电路和同步延时电路，所述激光放大系统包括依次连接的种子源、第一调制器、放大器和第二调制器，所述种子源用于产生脉冲激光信号，并输入到第一调制器中进行降频，降频后的脉冲激光信号输入至放大器中进行放大，放大后的激光脉冲信号输入至第二调制器进行调制，使其输出预设能量大小和次数的激光脉冲信号，所述控制电路分别连接激光放大系统和同步延时电路，同步延时电路通过控制电路计算和比较种子源、第一调制器、放大器和第二调制器的工作周期，输出同步控制信号至控制电路，控制种子源、第一调制器、放大器和第二调制器的脉冲同步输出。

可选地，所述控制电路还包括驱动模块，用于驱动第一调制器，放大器和第二调制器工作。

可选地，所述放大器包括依次连接的第一放大器和第二放大器。

可选地，所述控制电路包括第一控制电路，第二控制电路，第三控制电路和第四控制电路，第一控制电路连接种子源，用于驱动种子源内电流、脉冲能量和频率的输出，第二控制电路连接第一调制器，用于降低脉冲激光信号的频率，第三控制电路连接放大器，用于驱动放大器工作，第四控制电路连接第二调节器，用于控制脉冲激光信号的输出频率和输出功率。

可选地，所述第一控制电路还用于接收种子源产生的脉冲激光信号并将同步控制信号反馈至种子源。

可选地，第二控制电路还用于将同步控制信号反馈至第一调制器。

可选地，第四控制电路还用于将同步控制信号反馈至第二调制器。

可选地，所述种子源工作周期为10-33ns。

可选地，所述第一调制器的工作周期为20-100ns，所述第二调制器的工作周期为1000-10000ns。