[发明专利]一种基于级联声光偏转的激光分束装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于级联声光偏转的激光分束装置及方法，属于光电子及激光技术领域，具体包括N个相同的声光偏转模块；第一声光偏转模块接收以布拉格衍射角θ_B入射的入射光，入射光经可调注入功率的第一超声场作用后沿第一超声场所在平面方向发生偏转，形成第一级出射光，未发生偏转的出射光作为下一级声光偏转模块的入射光；第二声光偏转模块至第N声光偏转模块分别接收上一级声光偏转模块未发生偏转的出射光，且均在超声场的作用后使出射光发生偏转形成第二级出射光至第N级出射光；第一级出射光至第N级出射光相互平行。本发明的目的在于在同时实现可调能量分束与激光准直的基础上，降低装置成本并实现激光能量的动态可调，以满足各种加工需要。

技术领域

本发明属于光电子及激光技术领域，更具体地，涉及一种基于级联声光偏转的激光分束装置及方法。

背景技术

分束器是激光领域的常用装置，其主要作用是将一束能量/功率较高的激光进行重新分配，达到提升加工效率的目的。随着激光技术的不断提高，输出激光的功率/能量也越来越高，尤其是对于在精密未加工领域用的超短脉冲激光器，输出功率的提高一方面是通过提升单脉冲能量获得，另一方面是通过提升输出频率的方式来实现。因此，针对高重复率、高平均功率的激光光源通常采用分束技术实现多光束的并行加工，以此来提升激光光源的加工效率，同时也提升了激光器系统的能量利用率。因此，超高速激光加工技术是未来激光加工技术发展的方向，其中分束器是该系统的核心单元器件之一。

激光分束器根据分束原理可分为折射激光分束器及衍射激光分束器。衍射激光分束器的典型代表就是DOE，衍射激光分束器是根据输入光束的特点，通过加载复杂结构，使这些光场在特定输出面进行衍射传输及干涉叠加，形成特定的多光束分布。然而这类分束器对制作要求极为苛刻，很小的制作误差将导致目标衍射场外高级衍射增加，使分束均匀性及衍射效率下降。传统折射型分束器如透镜阵列及棱镜阵列，这类分束器是对输入激光波前进行分割，优点是结构简单、能够进行多个激光波长的分束。采用定制的镜组阵列会使得分束器成本上升，同时传统分束装置出射光通常是非平行光，因此还需加入一组傅里叶透镜对进行准直。不仅如此，传统的分束器能量分配一旦确定后，无法动态的调整。为了满足复杂加工要求的需求，对每一个子光束的能量进行动态调控，实现能量可编程的加工。因此，寻求一种综合性能较好的简易能量可调的激光平行分束装置以同时实现可调能量分束与激光准直，在激光加工系统中显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于级联声光偏转的激光分束装置及方法，由此解决传统分束装置出射光通常是非平行光，需加入一组傅里叶透镜对进行准直以及无法动态调整的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于级联声光偏转的激光分束装置，包括：N个相同的声光偏转模块和N个超声场产生模块；

N个相同的声光偏转模块依次记为第一声光偏转模块、第二声光偏转模块、…、第N声光偏转模块；

所述超声场产生模块用于产生作用在所述第N声光偏转模块上的所述第N超声场；

所述第一声光偏转模块用于接收以布拉格衍射角θ_B入射的入射光，所述入射光经过可调注入功率的第一超声场作用后沿所述第一超声场所在平面方向发生偏转并以布拉格衍射角θ_B出射，形成第一级出射光，未发生偏转的出射光作为下一级声光偏转模块的入射光；

第二声光偏转模块至第N声光偏转模块分别用于接收上一级声光偏转模块未发生偏转的出射光，且均在超声场的作用后使出射光发生偏转并以布拉格衍射角θ_B出射，形成第二级出射光至第N级出射光；

N为大于等于2的整数。

优选地，所述超声场产生模块包括射频驱动电源、压电换能单元和声光互作用介质；