[发明专利]一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置及方法

权利要求书

1.一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，包括：

第一激光器，用于输出连续激光；

第二激光器，用于输出与连续激光不同光轴的短脉冲激光，且短脉冲激光的输出时间晚于连续激光的输出时间；

和耦合组件，所述连续激光经过第一聚焦组件传输至耦合组件，所述短脉冲激光经过第二聚焦组件传输至耦合组件，且第一聚焦组件、第二聚焦组件均可移动，聚焦后的连续激光和短脉冲激光经耦合组件耦合合束至同一光轴形成复合激光，所述复合激光直接作用于岩石。

2.根据权利要求1所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述第一激光器为高功率光纤激光器，其输出接口为QBH/QD标准形式，输出光纤芯径大于100μm，连续激光的中心波长为1020-1100nm，且连续激光的功率大于1000W。

3.根据权利要求1所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述第一激光器为光纤耦合输出半导体激光器，其输出接口为QBH/QD标准形式，输出光纤芯径大于200μm，连续激光的中心波长为800nm-980nm，且连续激光的功率大于1000W。

4.根据权利要求1所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述第二激光器为激光二极管泵浦重频脉冲固体激光器，其输出为空间光束，短脉冲激光的中心波长为1030nm-1064nm，所述短脉冲激光的重频大于等于1000Hz时，单脉冲能量大于10mJ，所述短脉冲激光的重频为500-1000Hz时，单脉冲能量大于100mJ，所述短脉冲激光的重频小于等于10Hz时，单脉冲能量大于500mJ。

5.根据权利要求1所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述第二激光器为调Q输出的光纤脉冲激光器，其输出为QBH/QD标准形式，输出光纤芯径大于200μm，短脉冲激光的中心波长为1020nm-1100nm，所述短脉冲激光的重频大于等于1000Hz，单脉冲能量大于10mJ。

6.根据权利要求2-5任一所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述耦合组件为双色镜或偏振片。

7.根据权利要求6所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述第一聚焦组件与第二聚焦组件的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光作用于岩石上的光斑位置及光斑尺寸，且短脉冲激光作用于岩石上的光斑尺寸不大于连续激光作用于岩石上的光斑尺寸。

8.根据权利要求7所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述第一聚焦组件包括聚焦透镜和平移台，所述聚焦透镜位于平移台上方，且平移台可沿着连续激光的传输路径移动。

9.根据权利要求8所述的一种短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置，其特征在于，所述连续激光经第一整形组件传输至第一聚焦组件，所述短脉冲激光经第二整形组件传输至第二聚焦组件，且第一整形组件与第二整形组件的结构相同，以调节连续激光和短脉冲激光的光斑形状。

10.一种采用短脉冲激光与连续激光复合破岩的实验装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：所述第一激光器输出连续激光，且连续激光经第一聚焦组件传输至耦合组件处，并经耦合组件作用于岩石形成作用点，所述连续激光利用其热效应辐射岩石；

S2：当连续激光作用于岩石后，所述第二激光器输出短脉冲激光，且短脉冲激光经第二聚焦组件传输至耦合组件处，并经耦合组件耦合合束至与连续激光同一光轴形成复合激光，所述复合激光辐射并冲击岩石形成作用点；

S3：移动第一聚焦组件和第二聚焦组件，调节作用点与光束焦点的相对位置，进而调节连续激光、短脉冲激光在作用点的光斑尺寸；

S4：固定第一聚焦组件，持续移动第二聚焦组件，以持续调节短脉冲激光在作用点的光斑尺寸，在移动过程中，保证短脉冲激光在作用点的光斑尺寸不大于连续激光在作用点的光斑尺寸，直至实验结束。