一种从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的装置和方法制造方法及图纸

一种从高能高重频激光器输出脉冲中抽取单脉冲的装置和方法，其特征在于该装置包括：高能高重频激光器

【技术实现步骤摘要】
一种从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的装置和方法


[0001]本专利技术涉及激光应用领域，尤其是需要精确控制激光脉冲数目的装置与系统
。
技术背景
[0002]为保证脉冲激光器内部的热平衡以实现激光器按需输出能量及模式稳定的激光脉冲，实际使用中脉冲激光器常以某一最佳的工作频率连续工作，但不少领域中，如激光损伤测试
、
激光加工
、
泵浦探测等，常会用到单脉冲或固定数目的脉冲串，这时就需要利用外部快门按需抽取激光脉冲
。
目前
,
工作频率在百
Hz
，千
Hz
，甚至
MHz
的快门，由于快门开关速度对其工作原理以及选择材料的限制，一般抗激光损伤能力不高
(mJ/cm2量级
)。
例如
LC
‑
Tec
公司生产的
‑
S
快门尽管工作频率可达上万
Hz
，但使用的是液晶材料，很难承受高功率
、
大能量激光；
NM
激光有限公司生产的
LST200SLP
光学快门最大重复频率可达
100Hz
，但其损伤阈值仅为
30mJ/cm2。
为了提高抗激光损伤能力
、
应用于高能脉冲激光，通常做法是在挡光部件上固定激光反射膜，将光束反射后再做吸收处理，这在限定了适用快门的种类同时增加了运动部件的质量，决定了该类快门适用的工作频率较低
。
当前激光损伤阈值在
J/cm2量级的快门能够实现稳定单脉冲抽取的最高频率仅为
20
～
30Hz
，如索雷博公司生产的
SH05R
快门
、
爱特蒙特公司生产的
C and T
‑
Mount
快门等
。
[0003]通常脉冲激光器的输出激光频率与单脉冲能量相互制约，频率越高，输出能量越低
。
而能够输出大能量脉冲的激光器通常运行频率较低，因此当前快门基本能满足大部分高重频激光器抽取单脉冲的需求
。
然而近年来由于激光技术的发展，激光系统输出功率迅速增加，如
EdgeWave
公司几个型号的激光器在
2KHz
频率时可输出近百
mJ
的激光脉冲，能量密度在
5J/cm2(7ns)
左右，这就要求激光快门在保证抗激光损伤能力的同时提高运行频率，现有的快门很难满足要求
。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的装置和方法
。
[0005]本专利技术的技术解决方案如下：
[0006]一种从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的装置和方法，其特征在于该装置包括：高能高重频激光器
、
数字延时信号发生器
、
第一快门
、
继电器
、
第二快门
、
计算机
。
[0007]所述高能高重频激光器同步信号输出端连接所述数字延时信号发生器的
EXT TRIG
输入端，所述数字延时信号发生器的
AB、CD
输出端经过继电器后分别与第一快门
、
第二快门的输入端相连接，所述继电器由所述计算机进行控制，所述高能高重频激光器的输出光束依次经所述第一快门
、
所述第二快门后实现单脉冲激光输出
。
[0008]一种从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的方法，具体包括以下步骤：
[0009]①
以所述高能高重频激光器输出的固定频率为
mHz
的激光脉冲信号，作为触发所述数字延时信号发生器的基准信号；
[0010]②
调整所述数字延时信号发生器的分频因子输出降频信号触发所述第一快门和所述第二快门；设所述第一快门的响应时间和开门时间分别为
t1和
t2，所述第二快门的响应时间和开门时间为
t3和
t4，所述数字延时信号发生器
CD
输出端相对于激光脉冲信号的延时为
t5；
[0011]③
调节数字延时信号发生器
AB
输出端与
CD
输出端输出信号的长度及相对延时使满足条件即可令两快门同时开启时间长度小于等于激光器输出脉冲的周期长度则一次开门时间内即只允许一个脉冲通过；
[0012]④
根据测试流程或实际需求，在需要激光脉冲时由所述计算机发送高电平信号至所述继电器，所述数字延时信号发生器与所述第一快门和所述第二快门的信号通道接通，此时可从所述高能高重频激光器连续输出的激光脉冲中完成单脉冲的抽取
。
[0013]本专利技术的技术效果是：
[0014]①
本专利技术基于高抗激光损伤能力快门，实现了对高能高重高频激光器输出抽取单脉冲的目的；
[0015]②
通过调整所述数字延时信号发生器输出到所述第一快门和所述第二快门信号的相对延时来调整两快门开启时间的重叠长度，令其小于等于激光器输出脉冲的周期长度，实现一次开门时间内仅允许单个激光脉冲通过；
[0016]③
通过所述计算机控制所述继电器从而控制快门信号的通断，在需要激光辐照时刻开启快门实现单脉冲激光的抽取，从而可将本装置集成到装置或测试流程中
。
[0017]④
基于当前适用于高能激光的脉冲技术，应用本专利技术之后最高适用频率可提高至数千
Hz。
附图说明
[0018]图1是从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲装置示意图
。
[0019]图2是从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲用于激光损伤阈值测试的装置示意图
。
[0020]图3是从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的装置时序示意图
。
[0021]具体实施案例
[0022]下面结合实例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制专利技术的保护范围
。
[0023]请参阅图
2。
图2是从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲用于激光损伤阈值测试的装置示意图
。
所述高能高重频激光器
101
输出的激光脉冲经所述第一快门
103、
第二快门
105、
聚焦透镜
108
会聚后辐照样品
107。
其中所述高能高重频脉冲激光器
101
输出脉宽
250
～
800ps
，输出频率
100Hz
，波长为
1064nm
；所述第一快门
103
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种从高能高重频激光器输出中抽取单脉冲的装置，包括：高能高重频激光器
(101)、
数字延时信号发生器
(102)、
第一快门
(103)、
继电器
(104)
和计算机
(106)
，所述继电器
(104)
与所述计算机
(106)
相连，其特征在于，还包括第二快门
(105)
；所述高能高重频激光器
(101)
同步信号输出端连接所述数字延时信号发生器
(102)
的输入端，所述数字延时信号发生器
(102)
的
AB
输出端经过所述继电器
(104)
后与所述第一快门
(103)
的输入端相连接，所述数字延时信号发生器
(102)
的
CD
输出端经过所述继电器
(104)
后与所述第二快门
(105)
的输入端相连接；所述高能高重频激光器
(101)
的输出光束依次经所述第一快门
(103)、
所述第二快门
(105)
实现所需数目的脉冲输出
。
利用所述高能高重频激光器
(101)
同步输出的脉冲信号作为触发所述数字延时信号发生器
(102)
的基准信号，所述数字延时信号发生器
(102)
对基准信号降频后输出，作为所述第一快门
(103)
和所述第二快门
(105)
的控制信号，调整所述数字延时信号发生器
(102)
的
AB
输出端与
CD
输出端输出信号的相对延时可调节两个快门开启时间的重合长度，这等效于调节单个快门的开门时间，令等效开门时间小于等于激光器输出脉冲的周期长度，并进一步调节快门开启时刻令激光脉冲落在开门时间内从而实现对所述高能高重频激光器
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓凤，向程江，李大伟，赵元安，朱翔宇，徐子媛，陶春先，连亚飞，邵宇川，邵建达，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：