本发明属于激光加工制造，具体涉及1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法。
背景技术：
1、激光加工制造技术因其非接触、高精度、高效率得到了快速的发展，已广泛应用于汽车、电子、航空、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。激光加工制造设备中的核心器件是固体激光器(加工光源)，固体激光器的性能很大程度上决定了激光加工设备的性能、价格、应用等。
2、相比于常见的1064nm固体激光器，1342nm固体激光器在硅等常见半导体材料加工领域具有更明显的优势,因此，该类激光器作为激光加工光源广泛用于智能工业加工制造领域。作为1342nm激光加工光源通常需要具备以下三个特性：(1)激光工作在高重复频率，并且要求脉冲宽度在纳秒量级甚至更短，以减少加工材料中的热效应；(2)根据不同应用，平均功率一般要求达到数瓦乃至数十瓦量级；(3)光束质量m2因子要求足够低，一般低于5，这样易于后期光束的整形、汇聚等。通常采用主振荡功率放大技术(mopa)获得窄脉宽、高功率、高光束质量1342nm激光光源。在主振荡器中产生高重复频率、窄脉宽、高光束质量、低功率激光，通过多级功率放大器获得高功率输出。然而，目前该类激光器主要存在以下问题：首先，在重复频率达到百千赫兹时，脉冲宽度很难达到20ns以内，这是由于腔内增益不够以及调q开关速度有限造成的；其次，随着功率的提升，在放大过程中，光束质量会逐渐恶化，光束质量因子m2一般很难做到2以下；最后，在满足高重复频率、窄脉宽、高光束质量时，激光平均功率很难达到高功率要求。
3、为此，我们提出制备1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：提供1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法，包括以下步骤：
4、s1、研究像差和增益模式下振荡器的光束自再现对输出激光脉宽、光束质量的影响；
5、s2、研究放大器中不同增益、信号光等条件下光束质量改善理论；
6、s3、通过搭建mopa实验系统，进行验证研究。
7、进一步的，所述步骤s1包括：
8、a、研究稳态模式下腔内本征态光场分布求解方法：
9、a1、基于fox-lix迭代法，考虑增益介质像差和增益，求解光场波动麦克斯韦方程；
10、a2、建立非对称激光振荡器光束传输自再现模型；
11、a3、建立稳态下腔内本征态光场分布求解方法，求解获得腔内光场复振幅分布以及输出光脉冲特性；
12、b、开展腔内器件放置不同位置处脉冲宽度、光束质量变化规律研究：
13、b1、开展腔内光学器件对激光脉冲宽度变化的机理分析研究；
14、b2、其次，开展腔内光束相位被动调制引起非对称腔光束“恶化—改善”周期性变化的机理分析研究，分析相位中球差系数对光束质量因子m2的影响规律，揭示光束质量从恶化到改善的动态过程演化特征；
15、b3、针对增益介质左右两侧等重要位置，开展腔内不同位置的光束相位被动调制规律分析研究。
16、进一步的，所述步骤s2包括：
17、a、研究基于增益介质和信号光相位分布特征的放大器光束质量改善机理模型：
18、a1、基于振荡器腔内光束相位被动调制理论，考虑增益介质像差和增益，建立信号光单次通过增益介质放大器模型；
19、a2、研究在不同增益水平下，不同信号光通过放大器模型后光束相位变化规律和光束质量改善规律；
20、b、研究相位被动调制模式下基于腔外自再现模的光束质量改善方法：
21、b1、深入分析利用增益介质调制后的相位变化过程特征，建立基于正负像差互补的相位过程变化规律分析方法；
22、b2、开展不同信号光通过增益介质被动调制后的光束质量变化特征分析；
23、b3、建立相位被动调制模式下基于腔外自再现模的光束质量改善方法。
24、进一步的，所述步骤s3具体为：
25、s31、建立2套mopa激光实验验证系统，分别为一级放大器、二级放大器mopa系统，测量振荡器腔内光场复振幅分布和脉冲形状，研究腔内激光光束质量变化规律，特别是增益介质左右两侧等重要位置；
26、s32、分别测量信号光在通过不同放大器前后相位变化规律，研究通过腔外相位被动调制实现对光束质量改善控制的方法，实现相位被动调制模式下基于腔外自再现模的光束质量改善方法。
27、与现有技术相比，本发明能够设计出1342nm高功率(平均功率大于20w)、高重复频率(重复频率100khz)、窄脉宽(小于15ns)、高光束质量(m2因子小于1.6)激光加工光源。该光源能很好的集成到激光加工制造设备中，为工业激光加工系统提供了结构紧凑、高功率、高光束质量的优质激光光源。
1.1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求3所述的1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法，其特征在于：所述步骤s2包括：
4.根据权利要求1所述的1342nm高功率高光束质量激光加工光源的设计方法，其特征在于：所述步骤s3具体为：
