[发明专利]一种激光脉宽在线稳定装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光脉宽在线稳定装置及方法，以解决在进行激光加工的时候，由于受环境影响激光脉宽不稳定，导致其加工的产品尺寸不一致且品质较差的问题。具体包括依次设置在入射激光所在光路上的脉宽展宽模块、脉宽压缩模块、激光检测模块及控制器；脉宽展宽模块包括两个第一调节平台和相对且平行设置在两个第一调节平台作用端的两个正色散啁啾镜；脉宽压缩模块包括第二调节平台和相对且平行设置在两个第二调节平台作用端的两个负色散光栅；激光检测模块包括分束镜和探测器；分束镜将脉宽压缩模块的出射激光分为检测激光和加工激光；探测器设置在检测激光所在光路上；控制器分别与两个第一调节平台、两个第二调节平台及探测器连接。

技术领域

本发明涉及激光脉宽稳定装置，具体涉及一种激光脉宽在线稳定装置及方法。

背景技术

超短脉冲激光具有超短和超强的特点，其在三维复杂结构和难加工材料方面具有不可替代的优势，但是考虑超短激光的产生机理，在实际激光加工光路中，激光器内部脉宽控制组件的热效应、冷却的热梯度、机械振动、光束传播过程中光学系统的色散效应、非线性效应、空间空气的色散效应等因素均会引起超快激光脉冲宽度的变化。例如，激光在传导过程中会在诸多透射光学元件(经学者研究超快激光在1㎝的玻璃中将会使100fs的脉冲色散展宽约200fs)或空气(3m的空气会使5fs的脉宽展宽至约15fs)中引起色散效应、非线性效应，使得激光脉宽发生展宽。这会严重降低激光加工的结构尺寸一致性和品质(粗糙度、热影响区)。由于作用机理复杂，因此对于任意一个脉宽影响的成因也较为复杂，若分析形成过程中的成因，进而对成因进行一一补偿，则工程量巨大，靠这种方法解决问题是不现实的。因此研究超快激光脉宽的在线检测及稳定技术极为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光脉宽在线稳定装置及方法，以解决在进行激光加工的时候，由于受环境影响激光脉宽不稳定，导致其加工的产品尺寸不一致且品质较差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种激光脉宽在线稳定装置，其特殊之处在于：包括依次设置在入射激光所在光路上的脉宽展宽模块、脉宽压缩模块、激光检测模块以及控制器；

所述脉宽展宽模块包括两个第一调节平台和分别设置在两个第一调节平台作用端的两个正色散啁啾镜；两个所述正色散啁啾镜相对且平行设置在入射激光的光路上；两个第一调节平台用于对应调节两个正色散啁啾镜的角度，进而调节激光光束在两个正色散啁啾镜之间的反射次数；

所述脉宽压缩模块包括第二调节平台和分别设置在两个第二调节平台作用端的两个负色散光栅；两个所述负色散光栅相对且平行设置于脉宽展宽模块的出射光路上；两个第二调节平台用于对应调节两个负色散光栅的角度和/或距离；

所述激光检测模块包括分束镜和探测器；所述分束镜设置在脉宽压缩模块的出射光路上，用于将经过脉宽展宽模块和脉宽压缩模块之后的激光光束分为检测激光和加工激光；所述探测器设置在检测激光所在光路上，用于实时检测；

所述控制器分别与两个第一调节平台、两个第二调节平台以及探测器连接，用于根据探测器探测的激光信号控制两个第一调节平台和两个第二调节平台对加工激光进行调节。

进一步地，所述脉宽展宽模块还包括两个第三调节平台和分别设置在两个第三调节平台作用端的平移量补偿镜，两个平移量补偿镜依次位于经两个正色散啁啾镜后的光路上，用于平移经过两个正色散啁啾镜后的激光光轴；两个所述第三调节平台均与所述控制器连接。

进一步地，两个所述平移量补偿镜为一对光楔或一对平行平板镜。

进一步地，所述脉宽压缩模块还包括高低镜、第一反射镜和第二反射镜；

所述高低镜和第一反射镜分别位于两个负色散光栅的两侧，且分别位于经两个负色散光栅反射的激光光束所在光路上；所述第二反射镜位于经高低镜反射的激光光束所在光路上；使得经脉宽展宽模块后的激光光束依次经过两个负色散光栅、第一反射镜、两个所述负色散光栅、高低镜和第二反射镜到达分束镜，且入射激光与加工激光的方向相同。