CN107942529B - 脉宽切换同轴同偏振激光器以及同轴同偏振激光输出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种脉宽切换同轴同偏振激光器以及同轴同偏振激光输出方法,包括:第一脉宽激光器、第二脉宽激光器、偏振同轴器和可移动偏振态90度旋转器;第一脉宽激光器输出水平偏振光,第二脉宽激光器输出垂直偏振光;在第一脉宽激光器的输出光路和第二脉宽激光器的输出光路上布置偏振同轴器,在偏振同轴器的输出光路上布置可移动偏振态90度旋转器。优点为:通过脉宽切换同轴同偏振激光器,可切换使第一脉宽激光器和第二脉宽激光器输出同轴同偏振态激光,因此,不同脉宽激光器输出的激光光束可共用同一套激光放大器和具有相同测试参数的测试***,降低了后续放大器及测试应用***的成本和操作繁琐度。
Description
技术领域
本发明属于激光处理技术领域,具体涉及一种脉宽切换同轴同偏振激光器以及同轴同偏振激光输出方法。
背景技术
众所周知,半导体激光器因其体积小、光电转化效率高及寿命长等优点广泛应用于各个领域,例如,在固体激光抽运、材料加工、激光医疗、光纤激光器泵源等领域都有着广泛的应用和较大的发展前景。
目前,对于激光器而言,研究较多的技术为偏振合束技术,通过偏振合束技术,将多个光纤激光器的输出通过光学元器件合成一束,从而极大提高激光器的输出功率和亮度,而且也避免了单个光纤激光器为提高功率而工作在极限的情况,保证高功率脉冲输出性能的稳定和可靠。
通过偏振合束技术形成的光束,为一种同时包含正交的两种偏振态的光,因此,由此得到的光束无法通过偏振放大器进行放大,只能直接输出光束用于具体的应用。
然而,对于某些应用场合,并不需要将两个光纤激光器的输出合成一束。例如,在某些场合,独立配置两台激光器,分别为激光器A和激光器B,激光器A输出的光束通过激光放大器A后,进入光束测试***;激光器B输出的光束通过激光放大器B后,进入光束测试***。出于测试需要,激光器A输出的光束和激光器B输出的光束的偏振态不同,由此出现以下问题:当调整测试***的测试参数,使用测试***对激光器A输出的光束进行测试后,需要重新调整测试***的测试参数,才能使用测试***对激光器B输出的光束进行测试,由此加大了测试负荷;此外,由于激光器A和激光器B输出的光束的偏振态不同,因此,激光器A和激光器B需要独立配置一台激光放大器,无法共用同一台激光放大器,由此加大了购置成本。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷,本发明提供一种脉宽切换同轴同偏振激光器以及同轴同偏振激光输出方法,可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下:
本发明提供一种脉宽切换同轴同偏振激光器,包括:第一脉宽激光器(1)、第二脉宽激光器(2)、偏振同轴器(3)和可移动偏振态90度旋转器(4);
所述第一脉宽激光器(1)输出水平偏振光,所述第二脉宽激光器(2)输出垂直偏振光;在所述第一脉宽激光器(1)的输出光路和所述第二脉宽激光器(2)的输出光路上布置所述偏振同轴器(3),在所述偏振同轴器(3)的输出光路上布置可移动偏振态90度旋转器(4)。
优选的,所述偏振同轴器(3)包括第1水平偏振片(3.1)和第2水平偏振片(3.2);
在所述第一脉宽激光器(1)的输出光路上,按布鲁斯特角设置所述第1水平偏振片(3.1),使所述第一脉宽激光器(1)输出的水平偏振光完全透射通过所述第1水平偏振片(3.1),进入主光路;
在所述第二脉宽激光器(2)的输出光路上,按布鲁斯特角设置所述第2水平偏振片(3.2),所述第二脉宽激光器(2)输出的垂直偏振光,通过所述第2水平偏振片(3.2)的反射作用后,反射到所述第1水平偏振片(3.1);再通过所述第1水平偏振片(3.1)的反射作用后,反射到所述主光路。
优选的,所述可移动偏振态90度旋转器(4)包括旋转器驱动机构以及偏振态90度旋转器;所述驱动机构用于驱动所述偏振态90度旋转器进入或离开所述主光路。
优选的,所述偏振态90度旋转器为半波片或90度转子。
优选的,所述旋转器驱动机构包括电机。
优选的,所述可移动的偏振态90度旋转器(4)还包括限位开关;当所述偏振态90度旋转器进入所述主光路时,所述限位开关断开;当所述偏振态90度旋转器离开所述主光路时,触发所述限位开关导通。
优选的,还包括控制器;
所述控制器分别与所述第一脉宽激光器(1)、所述第二脉宽激光器(2)、所述旋转器驱动机构和所述限位开关电性连接。
本发明还提供一种基于一种脉宽切换同轴同偏振激光器的同轴同偏振激光输出方法,包括以下步骤:
步骤1,当需要获得第一脉宽激光器(1)输出光的同轴同偏振光时,控制器检测偏振态90度旋转器是否位于主光路上,如果位于,则驱动所述偏振态90度旋转器离开所述主光路,然后执行步骤2;如果不位于,则直接执行步骤2;
步骤2,控制器启动第一脉宽激光器(1),第一脉宽激光器(1)输出水平偏振光,水平偏振光完全透射通过偏振同轴器(3)中的第1水平偏振片(3.1)后,进入主光路,由此得到第1水平偏振态激光光束;
步骤3,当需要获得第二脉宽激光器(2)输出光的同轴同偏振光时,控制器检测偏振态90度旋转器是否位于主光路上,如果位于,则直接执行步骤4;如果不位于,则驱动所述偏振态90度旋转器进入所述主光路,然后执行步骤4;
步骤4,控制器启动第二脉宽激光器(2),第二脉宽激光器(2)输出垂直偏振光,垂直偏振光通过第2水平偏振片(3.2)的反射作用后,反射到第1水平偏振片(3.1);再通过第1水平偏振片(3.1)的反射作用后,入射到偏振态90度旋转器,偏振态90度旋转器将垂直偏振光转换为水平偏振光,得到第2水平偏振态激光光束;所述第2水平偏振态激光光束和第1水平偏振态激光光束为同轴同偏振态的激光光束。
本发明提供的脉宽切换同轴同偏振激光器以及同轴同偏振激光输出方法具有以下优点:
通过脉宽切换同轴同偏振激光器,可切换使第一脉宽激光器和第二脉宽激光器输出同轴同偏振态激光,因此,不同脉宽激光器输出的激光光束可共用同一套激光放大器和具有相同测试参数的测试***,降低了后续放大器及测试应用***的成本和操作繁琐度。
附图说明
图1为本发明提供的脉宽切换同轴同偏振激光器的结构原理示意图;
其中:
1-第一脉宽激光器;2-第二脉宽激光器;3-偏振同轴器;3.1-第1水平偏振片;3.2-第2水平偏振片;4-偏振态90度旋转器;5-偏振检测器。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供一种脉宽切换同轴同偏振激光器,用于在不同时刻分别对两路不同脉宽激光器发出的激光光束进行处理,保证处理后的两路激光光束既同轴输出,又同偏振态输出,从而可对接后续的同一套放大光路***、测试***或其他具体应用。
参考图1,脉宽切换同轴同偏振激光器包括:第一脉宽激光器1、第二脉宽激光器2、偏振同轴器3和可移动偏振态90度旋转器4;下面对这四个器件详细介绍说明:
(一)脉宽激光器
共配置两台脉宽激光器,分别为第一脉宽激光器1和第二脉宽激光器2,第一脉宽激光器1输出水平偏振光,第二脉宽激光器2输出垂直偏振光。
(二)偏振同轴器
在第一脉宽激光器1的输出光路和第二脉宽激光器2的输出光路上布置偏振同轴器3,偏振同轴器用于实现第一脉宽激光器输出的水平偏振光和第二脉宽激光器输出的垂直偏振光的同轴功能,本发明对偏振同轴器的具体结构形式并不限制,凡能够实现两路正交偏振光同轴的结构,均在本发明保护范围。为方便对本发明进行理解,下面介绍一种具体结构形式的偏振同轴器:
偏振同轴器可采用以下结构形式:偏振同轴器3包括第1水平偏振片3.1和第2水平偏振片3.2;
在第一脉宽激光器1的输出光路上,按布鲁斯特角设置第1水平偏振片3.1,使第一脉宽激光器1输出的水平偏振光完全透射通过第1水平偏振片3.1,进入主光路;
在第二脉宽激光器2的输出光路上,按布鲁斯特角设置第2水平偏振片3.2,第二脉宽激光器2输出的垂直偏振光,通过第2水平偏振片3.2的反射作用后,反射到第1水平偏振片3.1;再通过第1水平偏振片3.1的反射作用后,反射到主光路。
由此实现第一脉宽激光器1输出的偏振光和第二脉宽激光器2输出的偏振光同轴的效果。
(三)可移动偏振态90度旋转器
可移动偏振态90度旋转器4主要用于对第二脉宽激光器2输出的垂直偏振光进行偏振态转换,将其变为水平偏振光,以使其与第一脉宽激光器输出的水平偏振光的偏振态相同。
因此,在偏振同轴器3的输出光路上布置可移动偏振态90度旋转器4。当切换为第一脉宽激光器时,可移动偏振态90度旋转器4离开主光路,不对第一脉宽激光器输出的偏振光处理;当切换为第二脉宽激光器时,可移动偏振态90度旋转器4移入到主光路,将第二脉宽激光器输出的垂直偏振光变换为水平偏振光。
基于上述构思,可移动偏振态90度旋转器4包括旋转器驱动机构以及偏振态90度旋转器;驱动机构用于驱动偏振态90度旋转器进入或离开主光路。偏振态90度旋转器用于变换垂直偏振光的偏振态,将其变换为水平偏振光,偏振态90度旋转器具体可采用半波片或90度转子实现。
旋转器驱动机构为任何可驱动偏振态90度旋转器移动的机构,本发明对旋转器驱动机构的具体形式并不限制,通常情况下,旋转器驱动机构可采用电机实现。
此外,为实现对偏振态90度旋转器位置的检测,从而判断偏振态90度旋转器是否位于主光路上,还可设置限位开关;限位开关设置于主光路的附近,当偏振态90度旋转器进入主光路时,限位开关断开;当偏振态90度旋转器离开主光路时,触发限位开关导通。
在主光路的输出端,还可安装偏振检测器,用于检测最终得到的激光光束的偏振态,按本发明激光器处理后,检测到的激光光束均为水平偏振态。
对于本发明提供的脉宽切换同轴同偏振激光器,为实现自动控制功能,还可进一步设计控制器;控制器分别与第一脉宽激光器1、第二脉宽激光器2、旋转器驱动机构和限位开关电性连接。
基于上述的脉宽切换同轴同偏振激光器,本发明还提供一种同轴同偏振激光输出方法,包括以下步骤:
步骤1,当需要获得第一脉宽激光器1输出光的同轴同偏振光时,控制器检测偏振态90度旋转器是否位于主光路上,如果位于,则驱动偏振态90度旋转器离开主光路,然后执行步骤2;如果不位于,则直接执行步骤2;
步骤2,控制器启动第一脉宽激光器1,第一脉宽激光器1输出水平偏振光,水平偏振光完全透射通过偏振同轴器3中的第1水平偏振片3.1后,进入主光路,由此得到第1水平偏振态激光光束;
步骤3,当需要获得第二脉宽激光器2输出光的同轴同偏振光时,控制器检测偏振态90度旋转器是否位于主光路上,如果位于,则直接执行步骤4;如果不位于,则驱动偏振态90度旋转器进入主光路,然后执行步骤4;
步骤4,控制器启动第二脉宽激光器2,第二脉宽激光器2输出垂直偏振光,垂直偏振光通过第2水平偏振片3.2的反射作用后,反射到第1水平偏振片3.1;再通过第1水平偏振片3.1的反射作用后,入射到偏振态90度旋转器,偏振态90度旋转器将垂直偏振光转换为水平偏振光,得到第2水平偏振态激光光束;第2水平偏振态激光光束和第1水平偏振态激光光束为同轴同偏振态的激光光束。
本发明提供的脉宽切换同轴同偏振激光器以及同轴同偏振激光输出方法具有以下优点:
通过脉宽切换同轴同偏振激光器,可切换使第一脉宽激光器和第二脉宽激光器输出同轴同偏振态激光,因此,不同脉宽激光器输出的激光光束可共用同一套激光放大器和具有相同测试参数的测试***,降低了后续放大器及测试应用***的成本和操作繁琐度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种脉宽切换同轴同偏振激光器,其特征在于,包括:第一脉宽激光器(1)、第二脉宽激光器(2)、偏振同轴器(3)和可移动偏振态90度旋转器(4);
所述第一脉宽激光器(1)输出水平偏振光,所述第二脉宽激光器(2)输出垂直偏振光;在所述第一脉宽激光器(1)的输出光路和所述第二脉宽激光器(2)的输出光路上布置所述偏振同轴器(3),在所述偏振同轴器(3)的输出光路上布置可移动偏振态90度旋转器(4);
所述偏振同轴器(3)包括第1水平偏振片(3.1)和第2水平偏振片(3.2);
在所述第一脉宽激光器(1)的输出光路上,按布鲁斯特角设置所述第1水平偏振片(3.1),使所述第一脉宽激光器(1)输出的水平偏振光完全透射通过所述第1水平偏振片(3.1),进入主光路;
在所述第二脉宽激光器(2)的输出光路上,按布鲁斯特角设置所述第2水平偏振片(3.2),所述第二脉宽激光器(2)输出的垂直偏振光,通过所述第2水平偏振片(3.2)的反射作用后,反射到所述第1水平偏振片(3.1);再通过所述第1水平偏振片(3.1)的反射作用后,反射到所述主光路;
所述可移动偏振态90度旋转器(4)包括旋转器驱动机构以及偏振态90度旋转器;所述驱动机构用于驱动所述偏振态90度旋转器进入或离开所述主光路;
所述旋转器驱动机构包括电机;所述可移动的偏振态90度旋转器(4)还包括限位开关;当所述偏振态90度旋转器进入所述主光路时,所述限位开关断开;当所述偏振态90度旋转器离开所述主光路时,触发所述限位开关导通;
一种脉宽切换同轴同偏振激光器的同轴同偏振激光输出方法,包括以下步骤:
步骤1,当需要获得第一脉宽激光器(1)输出光的同轴同偏振光时,控制器检测偏振态90度旋转器是否位于主光路上,如果位于,则驱动所述偏振态90度旋转器离开所述主光路,然后执行步骤2;如果不位于,则直接执行步骤2;
步骤2,控制器启动第一脉宽激光器(1),第一脉宽激光器(1)输出水平偏振光,水平偏振光完全透射通过偏振同轴器(3)中的第1水平偏振片(3.1)后,进入主光路,由此得到第1水平偏振态激光光束;
步骤3,当需要获得第二脉宽激光器(2)输出光的同轴同偏振光时,控制器检测偏振态90度旋转器是否位于主光路上,如果位于,则直接执行步骤4;如果不位于,则驱动所述偏振态90度旋转器进入所述主光路,然后执行步骤4;
步骤4,控制器启动第二脉宽激光器(2),第二脉宽激光器(2)输出垂直偏振光,垂直偏振光通过第2水平偏振片(3.2)的反射作用后,反射到第1水平偏振片(3.1);再通过第1水平偏振片(3.1)的反射作用后,入射到偏振态90度旋转器,偏振态90度旋转器将垂直偏振光转换为水平偏振光,得到第2水平偏振态激光光束;所述第2水平偏振态激光光束和第1水平偏振态激光光束为同轴同偏振态的激光光束。
2.根据权利要求1所述的一种脉宽切换同轴同偏振激光器,其特征在于,所述偏振态90度旋转器为半波片或90度转子。
3.根据权利要求1所述的一种脉宽切换同轴同偏振激光器,其特征在于,还包括控制器;
所述控制器分别与所述第一脉宽激光器(1)、所述第二脉宽激光器(2)、所述旋转器驱动机构和所述限位开关电性连接。
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