CN102812945B - 全彩色激光驱鸟装置 - Google Patents

Abstract

一种全彩色激光驱鸟装置，是一种高功率、全彩色、振镜输出的全固态激光器，属于激光驱鸟领域。其包括有供电电源箱体（101）和光学构成箱体（102）；在供电电源箱体（101）内设置有红光激光器的驱动电源（1014）、绿光激光器驱动电源（1015）、蓝光激光器驱动电源（1016）、三个声光调Q电源（1013）、振镜电源（1012）、激光扫描控制电路（1011）；光学构成箱体（102）内依次设置有：红光激光器（1021）、绿光激光器（1022）、蓝光激光器（1023）。本发明中输出颜色的多样以及振镜扫描图形的多样，使机场附近的鸟类很难学习并适应，从而达到更好的驱鸟效果，有效的保护了飞机及乘客的安全。

Description

全彩色激光驱鸟装置

技术领域

全彩色激光驱鸟方法是一种利用激光来进行驱鸟的方法。采用高亮度激光束对鸟进行照射后，鸟将受到强烈刺激并产生恐惧而迅速离开，从而达到将机场内的鸟有效去除的目的。红、绿、蓝光作为激光的基本光源，通过控制光强的强弱就可以输出不同颜色的激光光束。全彩色激光驱鸟技术不仅具有环保、无噪音污染、节省人力等优点，还大大降低了鸟类对单色激光的适应性，从而使机场驱鸟更彻底、更安全。本发明涉及激光驱鸟领域。

背景技术

近年来，随着生态环境的改善和人民保护鸟类意识的提高，鸟类越来越多。这给世界和中国军民用航空业带来了灾难。飞机在起飞或降落时，鸟类极易被吸入飞机发动机或撞上飞机。假设一只质量0.5kg、长15cm的鸟，撞击在速度为960km/h的飞机上，将产生2.13×10⁵N的冲击力,该冲击力对飞行器和鸟类都可能产生致命的伤害。

1990年到2010年，中国民航因鸟击飞机造成的直接经济损失约为8.5亿元，每年平均损失约为4000万元，其中2010年的直接经济损失约为1.4亿元，这不包括因鸟击造成的间接损失，如：航班延误或取消、人员的生命安全等。

现在的驱鸟方法分为听觉（如煤气炮、驱鸟车、爆竹弹发射器等）、视觉（如稻草人、彩色风轮、恐怖眼、激光驱鸟等）、嗅觉（如驱鸟剂、氨水、农药等）、捕杀（如猎枪、粘鸟网）、生态（割草、杀虫），以及用于鸟类预警和探测的探鸟雷达系统。

现有技术中的驱鸟设备具有以下缺点：

通过恐吓鸟类的听觉的驱鸟设备存在有效范围较小，对机场环境产生较大的噪音；通过嗅觉刺激鸟类的方法，因为机场面积极大、刺激药物持续时间很短、刺激鸟类的种类有限等，不具备太多实用性；捕杀鸟类也可能危害航班安全、不是绿色生态的驱鸟方式，且夜间、低光条件下不适用；生态防鸟和探鸟雷达还不成熟，且只能减小鸟类入驻机场的可能性，不具有直接驱鸟的功效；传统的视觉驱鸟方式单一，手段技术含量低，用于刺激鸟类的光线强度较低，因此效果不显著；现有的激光驱鸟方法，激光颜色单一，扫描方式单一，并且只能驱赶地面附近的鸟类，不能做到阶梯形驱鸟，由于鸟类有学习和适应的能力，时间越长驱鸟效果就会越差。

驱鸟设备现在急需解决的问题有：解决鸟类易产生适应性、解决低光照条件下驱鸟、解决空中驱鸟的问题、让驱鸟走向人工智能驱鸟，高科技驱鸟。鸟类的视觉是所有感官中最敏感的，因此，刺激鸟类视觉的办法是最有效的驱鸟方式。同时，国际民航组织统计，70%的鸟击发生在黎明、黄昏和夜间等低光条件下，60%的鸟撞击发生在飞机的起飞和降落的空中阶段。

发明内容

本发明提供了一种可在地面和空中同时驱鸟的通过振镜控制输出的全彩色激光器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种全彩色激光驱鸟器，包括有供电电源箱体101和光学构成箱体102；在供电电源箱体101内设置有红光激光器的驱动电源1014、绿光激光器驱动电源1015、蓝光激光器驱动电源1016、三个声光调Q电源1013、振镜电源1012、激光扫描控制电路1011；光学构成箱体102内依次设置有：红光激光器1021、绿光激光器1022、蓝光激光器1023

所述的红光激光器1021的组成如下，75W激光泵浦光源210输出端放有KTP倍频晶体203，在KTP倍频晶体203的输出端设置有红光激光器输出镜208，红光激光器输出镜208镀有介质膜使得波长为1319nm的光全反660nm的光全透；75W激光泵浦光源210另一侧放有声光调Q器件211，声光调Q器件211的另一侧放有红光激光器后腔镜212。红光激光器后腔镜212镀介质膜，反射波长1319nm的光。红光激光器输出镜208，红光激光器后腔镜212之间构成红光激光器的谐振腔。红光激光器1021的光束从红光激光器输出镜208输出。

所述的绿光激光器1022的组成如下，50W激光泵浦光源204输出端放有KTP倍频晶体203，在KTP倍频晶体203的输出端设置有绿光激光器输出镜202，绿光激光器输出镜202镀有介质膜使得波长1064nm的光全反532nm的光全透，50W激光泵浦光源204另一侧放有声光调Q器件211，声光调Q器件211的另一侧放有绿光激光器后腔镜206。绿光激光器后腔镜206镀介质膜，反射波长1064nm的光。绿光激光器输出镜202，绿光激光器后腔镜206之间构成绿光激光器的谐振腔。绿光激光器1022的光束从绿光激光器输出镜202输出。

所述的蓝光激光器1023的组成如下，100W激光泵浦光源205输出端放有LBO倍频晶体209，在LBO倍频晶体的输出端设置有蓝光激光器输出镜214，蓝光激光器输出镜214镀有介质膜使得波长946nm的光全反473nm的光全透；100W激光泵浦光源205另一侧放有声光调Q器件211，声光调Q器件211的另一侧放有蓝光激光器后腔镜215。蓝光激光器后腔镜215镀介质膜，反射波长946nm的光。蓝光激光器输出镜214，蓝光激光器后腔镜215之间构成蓝光激光器的谐振腔。蓝光激光器1023的光束从蓝光激光器输出镜214输出。

所述的红光激光器后腔镜212、绿光激光器后腔镜206、蓝光激光器后腔镜215均采用半径是400毫米的凸面镜。

蓝光激光器输出镜214端放有蓝光反射镜213，绿光激光器输出镜202端放有绿光反射蓝光透射镜201；红光激光器输出镜208端放有绿光蓝光反射镜红光透射镜207。蓝光反射镜213将蓝光反射到绿光反射蓝光透射镜201上，绿光反射蓝光透射镜201将透过的蓝光和反射的绿光光束传送给绿光蓝光反射红光透射镜207上，绿光蓝光反射红光透射镜207将红光、绿光、蓝光传送给振镜1024。

供电电源箱体101中的红光激光器驱动电源、绿光激光器驱动电源、蓝光激光器驱动电源分别与红光激光器中的75W激光泵浦光源210，绿光激光器中的50W激光泵浦光源204，蓝光激光器中的100W激光泵浦光源205相连，红光激光器驱动电源、绿光激光器驱动电源、蓝光激光器驱动电源的控制端分别连接到控制器，控制器的输出端连接到用来驱动X轴‐振镜驱动器、Y轴‐振镜驱动器。X轴‐振镜轴向垂直于绿光蓝光反射红光透射镜207射出的光束。Y轴‐振镜轴向平行于绿光蓝光反射红光透射镜207射出的光束。X轴上安装有X轴‐反射镜，Y轴上安装有Y轴‐反射镜，X轴‐反射镜用来反射从绿光蓝光反射红光透射镜207射出的复合光，Y轴‐反射镜用来反射X轴‐反射镜射出的复合光。其中，X轴‐反射镜绕垂直于绿光蓝光反射红光透射镜207射出的光束的方向进行旋转，Y轴‐反射镜绕垂平行于绿光蓝光反射红光透射镜207射出的光束的方向进行旋转。

所述的光学构成箱体102上设置有用来输出从振镜1024反射的复合光的输出窗口103。

更进一步，为了获得更好的全彩光束，蓝光激光器输出镜214和蓝光反射镜213之间、放于绿光激光器输出镜202和绿光反射蓝光投射镜201之间、放于红光激光器输出镜208和绿光蓝光反射红光投射镜207之间放置有扩束装置。

所述的绿光激光器1022输出的绿光的波长为532nm，功率0‐15w可调；红光激光器1021输出的红光的波长为660或671nm，功率0‐5w可调；蓝光激光器输出的蓝光波长为473或457nm，功率0‐1W可调。

所述的控制器为计算机或远程控制设备。

所述的供电电源箱体101内集成有控制驱动控制电路301，驱动控制电路301的输出端与红光激光器驱动电源1014、绿光激光器驱动电源1015、蓝光激光器驱动电源1016、三个声光调Q电源1013、X轴-振镜驱动器302和Y轴-振镜驱动器303相连。

用上述的装置实现线扫描的过程如下：

通过控制器对供电电源箱体101进行控制，停止X轴-振镜或Y轴-振镜的运转，仅仅使得其中的一个振镜运转，复合光的输出窗口103将以线扫描方式输出。

用上述的装置实现面扫描的过程如下：

通过控制器对供电电源箱体101进行控制，使X轴-振镜，Y轴-振镜均以适当的频率进行运转，复合光的输出窗口103将以面扫描方式输出。

本发明的全彩驱鸟激光器可对跑道和上空进行扫描驱鸟，当激光扫描光束对水平面下方进行扫描时，不会妨碍飞行员的视线，不会乘客工作人员造成伤害，可在飞机起飞降落时同时使用；当激光扫描光束对上空进行扫描时，应在飞机起飞或降落之前进行，以防对人员造成伤害。

本发明可以获得如下有益效果：

1、本发明的全彩驱鸟激光器可对跑道和上空进行扫描驱鸟。

2、全彩驱鸟激光器比单色的激光器拥有更多的颜色变换。

3、本全彩驱鸟激光器采用振镜扫描，输出图形变幻莫测，使鸟类无法适应。

4、本发明的激光功率不会对人员或鸟类眼睛造成伤害。

5、本发明大大降低了鸟类学习适应的能力。

附图说明

图1：全彩色驱鸟激光器的外部结构示意图；

图2：光学构成箱体102内部俯视结构示意图；

图3：供电电源箱体101内部侧视结构示意图；

图4：红光激光器、绿光激光器、蓝光激光器内部结构示意图；

图5：驱动控制电路控制示意图；

图6：全彩色驱鸟激光器的整体原理示意图；

图7：全彩色驱鸟激光器与跑道扫描位置示意图。

图中：101供电电源箱体、102光学构成箱体、103复合光输出窗口、1011激光扫描控制电路、1012振镜电源、1013声光调Q电源、1014红光激光器驱动电源、1015绿光激光器驱动电源、1016蓝光激光器驱动电源、1021红光激光器、1022绿光激光器、1023蓝光激光器、1024振镜、1025振镜驱动、201绿光反射蓝光透射镜、202绿光激光器输出镜、203KTP倍频晶体、20450W激光泵浦光源、205100W激光泵浦光源、206绿光激光器后腔镜、207绿光蓝光反射镜红光透射镜、208红光激光器输出镜、209LBO倍频晶体、21075W激光泵浦光源、211声光调Q器件、212红光激光器后腔镜、213蓝光反射镜、214蓝光激光器输出镜、215蓝光激光器后腔镜、301驱动控制电路、302X轴-振镜驱动器、303Y轴-振镜驱动器

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图一示出了根据本发明的全彩驱鸟激光器的外部结构示意图，激光复合光束从复合光输出窗口103射出。可将光学构成箱体102安置于草坪上、建筑上，激光输出方向为向前。

图二为光学构成箱体102内部结构示意图，振镜1024的信号为TS8203,振镜驱动1025的型号为SD-800。

图三中的振镜电源1012信号为GSP200-24,声光电源1013型号为QSGSU-5Q，红光激光器电源、绿光激光器电源、蓝光激光器电源型号均为GTDC2425。

图四中声光调Q器件211的型号为QS-27；75W激光泵浦光源210的型号为GTPC‐75S，50W激光泵浦光源204的型号为GTPC‐50S，100W激光泵浦光源205的型号为GTPC‐100S；KTP倍频晶体203为3×3×10毫米，LBO倍频晶体209为3×3×10毫米；红光激光器后腔镜212、绿光激光器后腔镜206、蓝光激光器后腔镜215均为曲率半径为400毫米、直径为20毫米的凸面镜；红光激光器输出镜208、绿光激光器输出镜202、蓝光激光器输出镜214均为直径为20毫米的平面镜。

图七为全彩色驱鸟激光器与机场跑道的相对位置示意图，从图中可以看出，激光器放于机场跑道外并对机场上空进行横向的面扫描。需要将激光器固定，固定距离为离机场跑道垂直距离50米处，然后打开供电电源箱体101中的电源，电源由上至下打开，扫描开始。扫描图像为一个面，覆盖前方区域，所有经过前方的鸟类都将感受到光束的照射，从而受到惊吓而离开。

本发明的主要目的是提供了一种新型驱鸟方法，新型驱鸟激光器。本发明不仅继承激光驱鸟的所有优点，还大大加大了驱鸟范围、大大降低了鸟类的适应性。同时提供了可靠安全的驱鸟方法。

与先前技术相比，本发明方法具有如下优势：

1、全彩驱鸟激光器比单色的激光器拥有更多的颜色变换。

2、本驱鸟激光器采用振镜扫描，输出图形更变幻莫测，使鸟类无法适应。

3、本驱鸟激光器提供新型扫描方式，同时对地面以及空中进行驱鸟。

以上是本发明的一个具体实施方式，但是本发明的内容不仅限于此，应该理解为任何基于本发明发明内容的变换都应落入本发明的发明内容内。

Claims (8)

1.一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：其包括有供电电源箱体（101）和光学构成箱体（102）；在供电电源箱体（101）内设置有红光激光器的驱动电源（1014）、绿光激光器驱动电源（1015）、蓝光激光器驱动电源（1016）、三个声光调Q电源（1013）、振镜电源（1012）、激光扫描控制电路（1011）；光学构成箱体（102）内依次设置有：红光激光器(1021)、绿光激光器(1022)、蓝光激光器(1023)； 

所述的红光激光器（1021）的组成如下，75W激光泵浦光源（210）输出端放有KTP倍频晶体（203），在KTP倍频晶体203的输出端设置有红光激光器输出镜（208），红光激光器输出镜（208）镀有介质膜使得波长为1319nm的光全反660nm的光全透；75W激光泵浦光源（210）另一侧放有声光调Q器件（211），声光调Q器件（211）的另一侧放有红光激光器后腔镜（212）；红光激光器后腔镜（212）镀介质膜，反射波长1319nm的光；红光激光器输出镜（208），红光激光器后腔镜（212）之间构成红光激光器的谐振腔；红光激光器（1021）的光束从红光激光器输出镜（208）输出； 

所述的绿光激光器（1022）的组成如下，50W激光泵浦光源（204）输出端放有KTP倍频晶体（203），在KTP倍频晶体（203）的输出端设置有绿光激光器输出镜（202），绿光激光器输出镜（202）镀有介质膜使得波长1064nm的光全反532nm的光全透，50W激光泵浦光源（204）另一侧放有声光调Q器件（211），声光调Q器件（211）的另一侧放有绿光激光器后腔镜（206）；绿光激光器后腔镜（206）镀介质膜，反射波长1064nm的光；绿光激光器输出镜（202），绿光激光器后腔镜（206）之间构成绿光激光器的谐振腔；绿光激光器（1022）的光束从绿光激光器输出镜（202）输出； 

所述的蓝光激光器（1023）的组成如下，100W激光泵浦光源（205）输出端放有LBO倍频晶体（209），在LBO倍频晶体的输出端设置有蓝光激光器输出镜（214），蓝光激光器输出镜（214）镀有介质膜使得波长946nm的光全反473nm的光全透；100W激光泵浦光源（205）另一侧放有声光调Q器件（211），声光调Q器件（211）的另一侧放有蓝光激光器后腔镜（215）；蓝光激光器后腔镜（215）镀介质膜，反射波长946nm的光；蓝光激光器输出镜（214），蓝光激光器后腔镜 （215）之间构成蓝光激光器的谐振腔；蓝光激光器（1023）的光束从蓝光激光器输出镜（214）输出； 

蓝光激光器输出镜（214）端放有蓝光反射镜（213），绿光激光器输出镜（202）端放有绿光反射蓝光透射镜（201）；红光激光器输出镜（208）端放有绿光蓝光反射镜红光透射镜（207）；蓝光反射镜（213）将蓝光反射到绿光反射蓝光透射镜（201）上，绿光反射蓝光透射镜（201）将透过的蓝光和反射的绿光光束传送给绿光蓝光反射红光透射镜（207）上，绿光蓝光反射红光透射镜（207）将红光、绿光、蓝光传送给振镜（1024）； 

供电电源箱体（101）中的红光激光器驱动电源、绿光激光器驱动电源、蓝光激光器驱动电源分别与红光激光器中的75W激光泵浦光源（210），绿光激光器中的50W激光泵浦光源（204），蓝光激光器中的100W激光泵浦光源（205）相连，红光激光器驱动电源、绿光激光器驱动电源、蓝光激光器驱动电源的控制端分别连接到控制器，控制器的输出端连接到用来驱动X轴-振镜驱动器、Y轴-振镜驱动器；X轴-振镜轴向垂直于绿光蓝光反射红光透射镜（207）射出的光束；Y轴-振镜轴向平行于绿光蓝光反射红光透射镜（207）射出的光束；X轴上安装有X轴-反射镜，Y轴上安装有Y轴-反射镜，X轴-反射镜用来反射从绿光蓝光反射红光透射镜（207）射出的复合光，Y轴-反射镜用来反射X轴-反射镜射出的复合光；其中，X轴-反射镜绕垂直于绿光蓝光反射红光透射镜（207）射出的光束的方向进行旋转，Y轴-反射镜绕垂平行于绿光蓝光反射红光透射镜（207）射出的光束的方向进行旋转。 

2.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：所述的红光激光器后腔镜（212）、绿光激光器后腔镜（206）、蓝光激光器后腔镜（215）均采用半径是400毫米的凸面镜。 

3.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：所述的光学构成箱体（102）上设置有用来输出从振镜（1024）反射的复合光的输出窗口（103）。 

4.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：蓝光激光器输出镜（214）和蓝光反射镜（213）之间、放于绿光激光器输出镜（202）和绿光反射蓝光透射镜（201）之间、放于红光激光器输出镜（208）和绿光蓝光反射红光透射镜（207）之间放置有扩束装置。 

5.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：所述的绿光激光器（1022）输出的绿光的波长为532nm，功率0-15w可调；红光激光器（1021）输出的红光的波长为660或671nm，功率0-5w可调；蓝光激光器输出的蓝光波长为473或457nm，功率0-1W可调。 

6.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：所述的控制器为计算机或远程控制设备。 

7.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：所述的供电电源箱体（101）内集成有控制驱动控制电路（301），驱动控制电路（301）的输出端与红光激光器驱动电源（1014）、绿光激光器驱动电源（1015）、蓝光激光器驱动电源（1016）、三个声光调Q电源（1013）、X轴-振镜驱动器（302）和Y轴-振镜驱动器（303）相连。 

8.根据权利要求1所述的一种全彩色激光驱鸟器，其特征在于：红光激光器（1021）、绿光激光器（1022）、蓝光激光器（1023）中镀介质膜所使用的增益介质为Nd:YVO4或Nd:YAG。 

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