[发明专利]大功率激光辐射的快速调制

说明书

本发明涉及一种用于产生幅度调制的激光辐射的设备，其具有将激光束(1)分成至少两个光束通道的分裂元件(2)，放大光束通道之一中的激光辐射的至少一个光放大器(3、7)，以及组合元件(9)，其将在光束通道中传播的激光辐射(4、8)相干地叠加在至少一个输出光束(14)中。本发明的目的是提供一种设备，利用其可以非常快速地对脉冲或连续激光辐射进行幅度调制，特别是切换，即去激活和再激活。在电子调制信号和切换操作之间只需经过几纳秒的时间。应该实现高的开关对比度。该方法也应适用于高功率。根据本发明，提供至少一个相位调制器(5)，其在光束通道之一中位于光放大器(7)的上游，并且根据相位对在光束通道中传播的激光辐射进行时间调制。此外，本发明涉及一种用于激光辐射的幅度调制的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于激光辐射的幅度调制的方法，其具有以下方法步骤：

-产生激光辐射，

-将激光辐射分成至少两个光束通道，以及

-将在光束通道中传播的激光辐射相干地组合在至少一个输出光束中。

此外，本发明涉及一种用于产生幅度调制的激光辐射的设备，其具有

-分裂元件，其将激光束分成至少两个光束通道，以及

-组合元件，其将在光束通道中传播的激光辐射相干地叠加在至少一个输出光束中。

背景技术

近年来，短脉冲激光器已经成为高精度材料加工中的多功能工具。超短激光脉冲(脉冲长度10ps)相对于较长的激光脉冲(脉冲长度在几纳秒范围内)具有优势，这是由于热量向工件的输入量较低(所谓的冷烧蚀)。加工速度取决于激光的脉冲频率。为了进行具有成本效益的材料加工，近年来已经开发了高重复率的激光系统。对于给定的脉冲能量，这同样意味着平均功率的增加。

材料加工中的许多应用都需要脉冲激光系统的激光脉冲或甚至整个脉冲串以有针对性的方式被去激活，或者需要连续的激光信号以使其功率尽快被修正。例如，如果控制激光束焦点位置的加工扫描仪必须在两点之间移动光束，而在移动过程中没有任何激光辐射照射在要加工的工件表面上，则可以存在这种类型的应用。

如果使用kHz范围内的脉冲频率(μs-ms范围内的激光脉冲之间的间隔)，则现有技术中存在一系列调制技术，用于去激活和再激活激光束或显著改变其功率。除了机械开关方法外，这些方法还包括电光、声光和光电-光开关(请参见W.Koechner，“Solid StateLaser Engineering(固态激光工程)”，纽约，Springer，第6版)。

在高脉冲重复频率激光系统的两个激光脉冲(脉冲频率1MHz，激光脉冲之间的间隔1μs)之间或在连续发射激光器中(连续波激光器，也称为cw激光器)，必须迅速地，即在显着小于1μs的切换时间内，去激活并再激活激光发射(或对其功率进行显着修改)的情况的技术要求显着地更高。在这些情况下，有必要使用一种调制机制，该机制能够在比电子控制系统提供的调制信号出现后的脉冲间隔短的时间间隔内去激活和再激活激光器(或显着改变其功率)。

在此，一个基本方面是在例如材料加工中，通常必须具有高的平均功率和/或高的脉冲能量。

因此，调制原理必须提供高对比度，并且还必须适用于高功率并尽可能高效率。

另一个基本方面是，激光脉冲或整个脉冲串的功率调制和/或去激活或再激活必须不对所用的激光系统产生任何负面影响，例如，不对激光振荡器或激光放大器的反相电平产生任何负面影响，否则这将导致不希望的且不可控制的功率波动。

现有技术中已知的大多数用于脉冲或连续激光辐射的切换或调制的方法都不能与快速的切换时间一起用于高功率应用：

已知的机械开关具有固有的惯性。因此，它们的反应时间限制为1ms的下限。