[发明专利]用于可调谐脉冲激光源的方法和系统

说明书

技术领域

本发明主要地涉及可调谐激光源的领域。更确切地说，本发明涉及一种用于为诸如裁剪、打标、切割和焊接的工业应用提供高功率脉冲激光源的方法和设备。仅仅作为举例，本发明适用于具有实时可调谐特性(包括脉冲宽度、峰值功率、重复速率和脉冲形状)的激光源。但是，本发明具有更宽的应用性并且可以被应用到其他激光源上。

背景技术

诸如Nd:YAG激光器的脉冲激光源已经被用来为诸如打标、雕刻、显微机械加工和切割的应用执行基于激光的材料处理。基于应用和将要处理的材料，对激光脉冲的各种特性按照适于特定应用进行选择，其中激光脉冲的各种特性包括：脉冲宽度、脉冲重复率、峰值功率或能量以及脉冲形状。许多现有的高功率激光器(例如，脉冲能量大于每脉冲0.5mJ)依赖于诸如调Q和锁模的技术以产生光脉冲。但是，这样的激光器产生的光脉冲的特性由腔的几何特性、镜的反射率等预先决定，并且通常不能在不影响激光性能的情况下进行现场变化。使用这种激光器，通常难以实现一定范围的脉冲特性。

因此在本领域中，有对于具有可调谐脉冲特性的脉冲激光器的需要。

发明内容

根据本发明，提供了主要地涉及可调谐激光源的领域的技术。更确切地说，本发明涉及用于为诸如裁剪、打标、切割和焊接的工业应用提供高功率脉冲激光源的方法和设备。仅仅作为举例，本发明适用于具有实时可调谐特性(包括脉冲宽度、峰值功率、重复速率和脉冲形状)的激光源。但是，本发明具有更宽的应用性并且可以应用到其他激光源上。

根据本发明的实施例，提供了一种可调谐脉冲激光源。所述可调谐激光源包括适于产生种子信号的种子源以及光学环行器。光学环行器包括第一端口、第二端口和第三端口，其中第一端口耦合于种子源。可调谐激光源也包括以第一侧和第二侧为其特征的振幅调制器。第一侧耦合于光学环行器的第二端口。所述可调谐激光源还包括第一光放大器，第一光放大器以输入端和包括频域发射滤波器的反射端为特征。输入端耦合于振幅调制器的第二侧。此外，所述可调谐激光源包括耦合于光学环行器的第三端口的第二光放大器。

其中，所述第二光放大器可以包括第二光纤放大器。所述第二光纤放大器可以包括单包层、双包层或多包层光纤设计中的至少一者。所述第二光纤放大器可以包括保偏光纤。所述第二光放大器可以包括掺稀土的光学棒放大器或掺稀土的光学片放大器中的至少一者。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种提供一个或更多激光脉冲的方法。所述方法包括在光环行器的第一端口提供种子信号，将种子信号透射到振幅调制器的第一侧，和将种子信号透射通过振幅调制器以限定通过振幅调制器的第一次通过。所述方法也包括对种子信号进行时域滤波以提供脉冲。时域滤波包括为振幅调制器调制驱动信号。所述方法还包括使用第一光放大器放大脉冲以及对经放大的脉冲进行频域滤波以提供经过谱滤波的脉冲。另外，所述方法包括将经过谱率波的脉冲透射通过振幅调制器以限定通过振幅调制器的第二次通过，以及对经过放大的经过谱滤波的脉冲进行时域滤波以提供中间脉冲。时域滤波包括为振幅调制器调制驱动信号。此外，所述方法包括使用第二光放大器放大中间脉冲。

在传统技术之上使用被发明获得了许多优点。例如，在根据本发明的实施例中，使用紧凑的结构提供了适合用于激光处理的高功率、脉冲激光，此结构相比于具有可比工作性能的激光的结构较便宜。此外，在本发明的实施例中，在保持脉冲之间的稳定性的同时，产生具有实时可调节脉冲特性的短脉冲。此外，在根据本发明的实施例中，可以使光脉冲成形以为特定应用优化脉冲轮廓，或最大化激光器系统中的能量提取效率。依靠实施例，可能存在这些优点中的一个或更多。将要贯穿整个说明书描述的这些和另外的优点并使其在下文中将会变得更显著。参考下文的详细描述和附图，将能够更加充分地认识到本发明的各种另外的目的、特征和优点。

附图说明

图1为示出根据本发明实施例，使用光纤放大器的、具有可调谐脉冲特性的高功率激光器的简图。

图2为示出在根据本发明实施例的高功率脉冲激光器中的不同位置的电脉冲和光脉冲的时序简图。

图3为根据本发明实施例提供一系列激光脉冲的方法的简图。

具体实施方式