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

技术领域

本发明涉及激光应用领域，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

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/cm

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/cm

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明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。

本发明的技术解决方案如下：

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。

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EXTTRIG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。

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：

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；

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t

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

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。

本发明的技术效果是：

①本发明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；

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；

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。

④基于当前适用于高能激光的脉冲技术，应用本发明之后最高适用频率可提高至数千Hz。

附图说明

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。

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。

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。

具体实施案例

下面结合实例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制发明的保护范围。

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和第二快门105响应时间t

一种从高能高重频脉冲激光器输出抽取单脉冲激光的方法，基于以上部件及其参数，具体包括以下步骤：

①所述高能高重频激光器101输出脉冲频率为100Hz并同步输出TTL信号，该信号输入所述SRS数字延时信号发生器DG645 102作为基准信号，用于同步控制；

②设置所述SRS数字延时信号发生器DG645 102分频输出降频信号，输出两路信号分别触发所述第一快门103和所述第二快门105，并设定两路信号的高电平时间及相对延时；这里设定降频后信号频率为1Hz，依据实际测试需求及快门运行要求，两个快门的开启时长t

③所述计算机106通过输出给继电器104的高低电平实现快门信号的通断；在所有测试条件允许后所述计算机106给所述继电器104发送高电平信号接通所述快门103、105与所述SRS数字延时信号发生器DG645 102之间的信号线路，快门在接收到开门信号后开启选取出单个激光脉冲，之后转换为低电平信号则传输线路则快门不再开启。

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。设置所述斯坦福数字延时信号发生器DG645 102CD输出端相对于T

本发明不限于以上实例，本领域技术人员根据本发明的启示，对本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内，例如将控制参数稍加改动，增加两个快门开启时间的重叠长度则每次开启会有更多的激光脉冲通过，对应即可完成ISO-11254中规定S-on-1损伤阈值测试流程；本发明不仅适用于高能高重频激光系统，对于应用于低能、高重频激光系统的快门同样可以大幅提升其应用频率范围。