一種人眼安全輸出的固體激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種固體激光器，具體涉及一種人眼安全輸出固體激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前1.06um波長(zhǎng)測(cè)距機(jī)對(duì)人眼有致盲的危險(xiǎn)，而1.54um波長(zhǎng)是人眼安全波長(zhǎng)，且處于1.5?1.8um的大氣傳輸窗口，大氣傳輸性能好，對(duì)目標(biāo)有高的反射系數(shù)，對(duì)煙、霧以及戰(zhàn)場(chǎng)硝煙等都有較強(qiáng)的穿透能力，這在遠(yuǎn)程激光武器裝備上有很大優(yōu)勢(shì)。
[0003]目前產(chǎn)生1.5xum人眼無(wú)害激光的技術(shù)有直接輸出技術(shù)、受激拉曼散射技術(shù)(Stimulated Raman Scattering,簡(jiǎn)稱(chēng) SRS)和光參量振蕩技術(shù)(Optical ParametricOscillators,簡(jiǎn)稱(chēng) ΟΡΟ)。
[0004]SRS技術(shù)是根據(jù)拉曼散射理論，利用拉曼介質(zhì)的頻移，實(shí)現(xiàn)人眼安全激光的輸出。SRS技術(shù)可分為氣體、液體和固體三種，對(duì)于氣體裝置，體積大，密封難度大，可靠性差；對(duì)于液體拉曼激光器，液體具有揮發(fā)性且有毒性；對(duì)于固體拉曼激光器，拉曼散射會(huì)伴隨其它非線性效應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率低，發(fā)散角變大。
[0005]0Ρ0技術(shù)是目前較為成熟的技術(shù)，它是將一塊非線性晶體插入激光器的諧振腔中通過(guò)倍頻來(lái)獲得人眼安全激光輸出。0Ρ0技術(shù)，結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，成本高，抗損傷閾值低，對(duì)熱效應(yīng)敏感。
[0006]直接輸出人眼安全波長(zhǎng)激光，較成熟的是利用鉺玻璃，但一般情況下其輸出能量不高，轉(zhuǎn)換效率低，抗激光損傷能力差。
[0007]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01410837248.3公開(kāi)了一種脈沖栗浦被動(dòng)調(diào)Q激光器，該激光器包括脈沖栗浦源、激光諧振腔、被動(dòng)調(diào)Q元件、光電傳感器、控制器，其獲得單脈沖輸出需要反饋監(jiān)控系統(tǒng)。
[0008]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01520146656.4公開(kāi)了一種平凹腔被動(dòng)調(diào)Q激光器，該激光器包括栗浦系統(tǒng)，與栗浦系統(tǒng)依次光耦合的準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡、諧振腔，諧振腔從聚焦鏡一側(cè)起，依次包括光耦合的反射鏡、增益組件、被動(dòng)調(diào)Q晶體和輸出鏡，輸出鏡出光面耦合有非線性晶體，栗浦系統(tǒng)包括栗浦源，給栗浦源供電的驅(qū)動(dòng)源，反射鏡、輸出鏡中至少一個(gè)為凹面鏡，凹面的曲率半徑范圍為50mm-1000mm ;其激光器結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，且非人眼安全波長(zhǎng)，非單脈沖輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種小型化、單脈沖輸出、人眼無(wú)害的固體激光器。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種人眼安全輸出的固體激光器，包括LD栗浦源、增益介質(zhì)、平凹腔，LD栗浦源是側(cè)面栗浦；增益介質(zhì)是Er:glass ;平凹腔由反射鏡、輸出耦合鏡組成，反射鏡為凹面鏡，輸出耦合鏡為平面鏡；平凹腔位于側(cè)面栗浦的輸出光路上，增益介質(zhì)位于平凹腔內(nèi)，平凹腔內(nèi)還設(shè)有被動(dòng)調(diào)Q開(kāi)關(guān)，Q開(kāi)關(guān)位于增益介質(zhì)與輸出耦合鏡之間。
[0011]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了:小型化人眼無(wú)害，脈沖激光輸出；新型脈沖栗浦，高轉(zhuǎn)換效率，低成本；側(cè)面栗浦，平凹腔設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基橫模輸出。其有益的技術(shù)效果體現(xiàn)在:
[0012](I)本實(shí)用新型采用側(cè)面栗浦+平凹腔的技術(shù)方案；側(cè)面栗浦可得到較大功率輸出，但易產(chǎn)生多橫模，利用平凹腔，凹面鏡為反射鏡，曲率半徑500?2000mm，輸出耦合鏡為平面鏡，鍍膜5%?15%透射，容易得基模輸出。凹面鏡曲率越大，輸出基模光斑越大，發(fā)散角越小。
[0013](2)本實(shí)用新型采用增益介質(zhì)為Er:glass，人眼安全波長(zhǎng)，目前商用人眼安全激光器多為半導(dǎo)體激光器，或連續(xù)低功率輸出，或利用倍頻技術(shù)而體積大，本實(shí)用新型利用被動(dòng)調(diào)Q技術(shù)，獲得高峰值功率的脈沖激光輸出，Q開(kāi)關(guān)為Co+2:MgA1204飽和吸收體。
[0014](3)本實(shí)用新型采用脈沖栗浦；Er:glass熱導(dǎo)率低，大功率易產(chǎn)生較多熱量堆積，產(chǎn)生明顯的熱透鏡效應(yīng)，影響輸出模態(tài)，甚至產(chǎn)生物理?yè)p壞。本實(shí)用新型采用脈沖栗浦，栗浦一定時(shí)間后便停止栗浦，避免過(guò)度熱量的產(chǎn)生。
[0015](4)本實(shí)用新型可高效率實(shí)現(xiàn)；脈沖栗浦一般均有反饋監(jiān)控機(jī)制，當(dāng)監(jiān)控到有脈沖輸出后，才反饋控制停止栗浦，因?yàn)橄到y(tǒng)本身的延遲及激光器的弛豫特性，這種方式仍會(huì)有一部分栗浦能量的浪費(fèi)，而本實(shí)用新型無(wú)需此系統(tǒng)，只需事前通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)整好栗浦時(shí)間，栗浦一定時(shí)間后自動(dòng)停止栗浦，此栗浦停止時(shí)間早于脈沖輸出，因此可實(shí)現(xiàn)更高的能量轉(zhuǎn)換，同時(shí)沒(méi)有反饋監(jiān)控系統(tǒng)，成本也大幅降低。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是一種人眼安全輸出的固體激光器的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是栗浦脈沖和激光輸出脈沖圖。
[0018]圖3是激光器輸出光斑。
[0019]圖中:1.反射鏡;2.LD栗浦源;3.Er -glass晶體;4.Q開(kāi)關(guān);5.輸出耦合鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，一種人眼安全輸出的固體激光器，包括:
[0022]反射鏡1，為凹面鏡，鍍1540nm高反膜；
[0023]LD栗浦源2，波長(zhǎng)940nm，側(cè)面栗浦；
[0024]增益介質(zhì)，為Er:glass晶體3，產(chǎn)生1540nm人眼安全波長(zhǎng)激光；
[0025]Q開(kāi)關(guān)4，為Co+2 = MgAl204飽和吸收體，用來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖輸出；
[0026]輸出耦合鏡5，為平面鏡，1540nm波長(zhǎng)激光10%透過(guò)率。
[0027]平凹腔由反射鏡1、輸出耦合鏡5組成，Er:glass晶體3位于平凹腔中間，Q開(kāi)關(guān)4位于Er:glass晶體3與輸出耦合鏡5之間，平凹腔位于側(cè)面栗浦的輸出光路上。
[0028]LD栗浦源2設(shè)置有光脈沖輸出的最小栗浦時(shí)間t，利用調(diào)Q速率方程，計(jì)算出有脈沖輸出時(shí)栗浦所需理論時(shí)間t ;具體實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整栗浦源栗浦時(shí)間為t，探測(cè)是否有光脈沖輸出，如果有，縮短栗浦時(shí)間t (步進(jìn)0.1ms)，再次探測(cè)是否有光脈沖輸出；反之，如果沒(méi)有光脈沖輸出，則延長(zhǎng)栗浦時(shí)間t(步進(jìn)0.1ms)，探測(cè)是否有光脈沖輸出；直至找到有光脈沖輸出的最小栗浦時(shí)間t，將此時(shí)間設(shè)定為產(chǎn)品的固定參數(shù)，當(dāng)栗浦時(shí)間達(dá)到t時(shí)，栗浦源由計(jì)時(shí)器控制自動(dòng)關(guān)閉，栗浦停止時(shí)間早于脈沖輸出。
[0029]如圖2栗浦脈沖和激光輸出脈沖圖所示，工作時(shí)，LD栗浦源2采用脈沖栗浦，并且通過(guò)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)調(diào)整，設(shè)置好栗浦參數(shù)即可獲得單脈沖輸出，并且在脈沖輸出前栗浦源就已經(jīng)關(guān)閉，能量利用率高，同時(shí)側(cè)面栗浦可獲得較大的能量輸出，本實(shí)用新型無(wú)需反饋監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，成本低。
[0030]圖3顯示了激光器輸出光斑，一般側(cè)面栗浦相對(duì)易產(chǎn)生多橫模輸出，采用平凹腔可容易獲得基橫模輸出，并且容差大，耦合簡(jiǎn)單。
[0031]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，小型化，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便；人眼無(wú)害，使用安全，可多領(lǐng)域應(yīng)用，高峰值功率，單脈沖基模輸出，大氣傳輸距離遠(yuǎn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)距、監(jiān)測(cè)等；能量利用率高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人眼安全輸出的固體激光器，包括LD栗浦源、增益介質(zhì)，其特征在于還包括平凹腔，LD栗浦源是側(cè)面栗浦；增益介質(zhì)是Er:glass ;平凹腔由反射鏡1、輸出耦合鏡5組成，反射鏡為凹面鏡，輸出耦合鏡為平面鏡；平凹腔位于側(cè)面栗浦的輸出光路上，增益介質(zhì)位于平凹腔內(nèi)，平凹腔內(nèi)還設(shè)有被動(dòng)調(diào)Q開(kāi)關(guān)，Q開(kāi)關(guān)位于增益介質(zhì)與輸出耦合鏡之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是反射鏡的凹面曲率半徑 500~2000_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是反射鏡鍍1540nm高反膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是LD栗浦源波長(zhǎng)940nmo5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是Q開(kāi)關(guān)為Co+2: MgAl204飽和吸收體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是輸出耦合鏡鍍膜5%~15% 透射。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是輸出耦合鏡1540nm波長(zhǎng)激光10%透過(guò)率。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種人眼安全輸出的固體激光器。包括LD泵浦源2、增益介質(zhì)、平凹腔，LD泵浦源2是側(cè)面泵浦；增益介質(zhì)是Er：glass晶體3；平凹腔由反射鏡1、輸出耦合鏡5組成，反射鏡1為凹面鏡，輸出耦合鏡5為平面鏡；平凹腔位于側(cè)面泵浦的輸出光路上，增益介質(zhì)位于平凹腔內(nèi)，平凹腔內(nèi)還設(shè)有被動(dòng)調(diào)Q開(kāi)關(guān)，Q開(kāi)關(guān)4位于增益介質(zhì)與輸出耦合鏡5之間。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，小型化，應(yīng)用簡(jiǎn)單方便；人眼無(wú)害，使用安全，可多領(lǐng)域應(yīng)用，高峰值功率，單脈沖基模輸出，大氣傳輸距離遠(yuǎn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)距、監(jiān)測(cè)等；能量利用率高。
【IPC分類(lèi)】H01S3/09, H01S3/109, H01S3/08, H01S3/11
【公開(kāi)號(hào)】CN204927801
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520646996
【發(fā)明人】閆明雪, 陳李晉, 陳鴻文
【申請(qǐng)人】湖北捷訊光電有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日