一種人眼安全輸出的固體激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實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】
[0002]目前1.06um波長測距機對人眼有致盲的危險，而1.54um波長是人眼安全波長，且處于1.5?1.8um的大氣傳輸窗口，大氣傳輸性能好，對目標有高的反射系數，對煙、霧以及戰場硝煙等都有較強的穿透能力，這在遠程激光武器裝備上有很大優勢。
[0003]目前產生1.5xum人眼無害激光的技術有直接輸出技術、受激拉曼散射技術(Stimulated Raman Scattering,簡稱 SRS)和光參量振蕩技術(Optical ParametricOscillators,簡稱 ΟΡΟ)。
[0004]SRS技術是根據拉曼散射理論，利用拉曼介質的頻移，實現人眼安全激光的輸出。SRS技術可分為氣體、液體和固體三種，對于氣體裝置，體積大，密封難度大，可靠性差；對于液體拉曼激光器，液體具有揮發性且有毒性；對于固體拉曼激光器，拉曼散射會伴隨其它非線性效應，導致轉換效率低，發散角變大。
[0005]0Ρ0技術是目前較為成熟的技術，它是將一塊非線性晶體插入激光器的諧振腔中通過倍頻來獲得人眼安全激光輸出。0Ρ0技術，結構相對較為復雜，成本高，抗損傷閾值低，對熱效應敏感。
[0006]直接輸出人眼安全波長激光，較成熟的是利用鉺玻璃，但一般情況下其輸出能量不高，轉換效率低，抗激光損傷能力差。
[0007]中國專利申請號201410837248.3公開了一種脈沖栗浦被動調Q激光器，該激光器包括脈沖栗浦源、激光諧振腔、被動調Q元件、光電傳感器、控制器，其獲得單脈沖輸出需要反饋監控系統。
[0008]中國專利申請號201520146656.4公開了一種平凹腔被動調Q激光器，該激光器包括栗浦系統，與栗浦系統依次光耦合的準直鏡、聚焦鏡、諧振腔，諧振腔從聚焦鏡一側起，依次包括光耦合的反射鏡、增益組件、被動調Q晶體和輸出鏡，輸出鏡出光面耦合有非線性晶體，栗浦系統包括栗浦源，給栗浦源供電的驅動源，反射鏡、輸出鏡中至少一個為凹面鏡，凹面的曲率半徑范圍為50mm-1000mm ;其激光器結構相對比較復雜，且非人眼安全波長，非單脈沖輸出。
【發明內容】
[0009]本實用新型的目的是針對現有技術中存在的不足，提供一種小型化、單脈沖輸出、人眼無害的固體激光器。
[0010]本實用新型的技術解決方案是:一種人眼安全輸出的固體激光器，包括LD栗浦源、增益介質、平凹腔，LD栗浦源是側面栗浦；增益介質是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；平凹腔位于側面栗浦的輸出光路上，增益介質位于平凹腔內，平凹腔內還設有被動調Q開關，Q開關位于增益介質與輸出耦合鏡之間。
[0011]本實用新型實現了:小型化人眼無害，脈沖激光輸出；新型脈沖栗浦，高轉換效率，低成本；側面栗浦，平凹腔設計，實現基橫模輸出。其有益的技術效果體現在:
[0012](I)本實用新型采用側面栗浦+平凹腔的技術方案；側面栗浦可得到較大功率輸出，但易產生多橫模，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，發散角越小。
[0013](2)本實用新型采用增益介質為Er:glass，人眼安全波長，目前商用人眼安全激光器多為半導體激光器，或連續低功率輸出，或利用倍頻技術而體積大，本實用新型利用被動調Q技術，獲得高峰值功率的脈沖激光輸出，Q開關為Co+2:MgA1204飽和吸收體。
[0014](3)本實用新型采用脈沖栗浦；Er:glass熱導率低，大功率易產生較多熱量堆積，產生明顯的熱透鏡效應，影響輸出模態，甚至產生物理損壞。本實用新型采用脈沖栗浦，栗浦一定時間后便停止栗浦，避免過度熱量的產生。
[0015](4)本實用新型可高效率實現；脈沖栗浦一般均有反饋監控機制，當監控到有脈沖輸出后，才反饋控制停止栗浦，因為系統本身的延遲及激光器的弛豫特性，這種方式仍會有一部分栗浦能量的浪費，而本實用新型無需此系統，只需事前通過計算和實驗調整好栗浦時間，栗浦一定時間后自動停止栗浦，此栗浦停止時間早于脈沖輸出，因此可實現更高的能量轉換，同時沒有反饋監控系統，成本也大幅降低。
【附圖說明】
[0016]圖1是一種人眼安全輸出的固體激光器的結構圖。
[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開關;5.輸出耦合鏡。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明。
[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940nm，側面栗浦；
[0024]增益介質，為Er:glass晶體3，產生1540nm人眼安全波長激光；
[0025]Q開關4，為Co+2 = MgAl204飽和吸收體，用來實現脈沖輸出；
[0026]輸出耦合鏡5，為平面鏡，1540nm波長激光10%透過率。
[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開關4位于Er:glass晶體3與輸出耦合鏡5之間，平凹腔位于側面栗浦的輸出光路上。
[0028]LD栗浦源2設置有光脈沖輸出的最小栗浦時間t，利用調Q速率方程，計算出有脈沖輸出時栗浦所需理論時間t ;具體實驗中，調整栗浦源栗浦時間為t，探測是否有光脈沖輸出，如果有，縮短栗浦時間t (步進0.1ms)，再次探測是否有光脈沖輸出；反之，如果沒有光脈沖輸出，則延長栗浦時間t(步進0.1ms)，探測是否有光脈沖輸出；直至找到有光脈沖輸出的最小栗浦時間t，將此時間設定為產品的固定參數，當栗浦時間達到t時，栗浦源由計時器控制自動關閉，栗浦停止時間早于脈沖輸出。
[0029]如圖2栗浦脈沖和激光輸出脈沖圖所示，工作時，LD栗浦源2采用脈沖栗浦，并且通過計算及實驗調整，設置好栗浦參數即可獲得單脈沖輸出，并且在脈沖輸出前栗浦源就已經關閉，能量利用率高，同時側面栗浦可獲得較大的能量輸出，本實用新型無需反饋監控系統，結構緊湊簡單，成本低。
[0030]圖3顯示了激光器輸出光斑，一般側面栗浦相對易產生多橫模輸出，采用平凹腔可容易獲得基橫模輸出，并且容差大，耦合簡單。
[0031]本實用新型結構緊湊，小型化，應用簡單方便；人眼無害，使用安全，可多領域應用，高峰值功率，單脈沖基模輸出，大氣傳輸距離遠，可實現遠距離測距、監測等；能量利用率高。
【主權項】
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，其特征在于還包括平凹腔，LD栗浦源是側面栗浦；增益介質是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；平凹腔位于側面栗浦的輸出光路上，增益介質位于平凹腔內，平凹腔內還設有被動調Q開關，Q開關位于增益介質與輸出耦合鏡之間。2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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940nmo5.根據權利要求1所述的一種人眼安全輸出的固體激光器，其特征是Q開關為Co+2: MgAl204飽和吸收體。6.根據權利要求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.根據權利要求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波長激光10%透過率。
【專利摘要】本實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、平凹腔，LD泵浦源2是側面泵浦；增益介質是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；平凹腔位于側面泵浦的輸出光路上，增益介質位于平凹腔內，平凹腔內還設有被動調Q開關，Q開關4位于增益介質與輸出耦合鏡5之間。本實用新型結構緊湊，小型化，應用簡單方便；人眼無害，使用安全，可多領域應用，高峰值功率，單脈沖基模輸出，大氣傳輸距離遠，可實現遠距離測距、監測等；能量利用率高。
【IPC分類】H01S3/09, H01S3/109, H01S3/08, H01S3/11
【公開號】CN204927801
【申請號】CN201520646996
【發明人】閆明雪, 陳李晉, 陳鴻文
【申請人】湖北捷訊光電有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月25日