CN103840362B - 高重频脉冲激光器及其声光q开关、以及该开关的驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高重频脉冲激光器及其声光Q开关、以及该开关的驱动器，其中，声光Q开关的声光Q驱动器包括：随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出。本发明可实现随机变频的调Q激光输出。

Description

高重频脉冲激光器及其声光Q开关、以及该开关的驱动器
技术领域
本发明涉及声光调Q技术，尤其涉及高重频脉冲激光器及其声光Q开关、以及该开关的驱动器。
背景技术
声光调Q是利用激光通过声光介质（例如声光晶体）中的超声场时发生衍射效应，造成光束的偏折来控制谐振腔的损耗，从而实现Q值突变。它具有性能稳定、重复频率高（1～20kHz）、调制电压低（一般<200V）等优点，适用于中小功率、高重频脉冲激光器。
典型的声光Q开关包括声光Q驱动器、声光晶体、电声转换器和吸声材料（如铅橡胶、玻璃棉等）。其中，声光Q驱动器输出射频信号至电声换能器，电声换能器将电信号转变成超声波并将其馈入声光晶体，由于声波是疏密波，使得声光晶体的折射率发生变化，对相对声波方向以某一角度传播的激光光波来说，等效于一个相位光栅。
然而，现有声光Q开关的工作频率都是固定的，因此，安装有该声光Q开关的高重频脉冲激光器输出的激光不能实现变频，从而限制了高重频脉冲激光器的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高重频脉冲激光器及其声光Q开关、以及该开关的驱动器。
为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种声光Q驱动器，包括：
随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；
声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出。
本发明的声光Q驱动器，所述随机脉冲发生器，包括：
时钟源，用于输出频率固定的方波脉冲；
伪随机码发生器，用于输出伪随机码序列；
分频器，用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
本发明的声光Q驱动器，所述伪随机码发生器为M序列伪随机码发生器。
另一方面，本发明还提供了一种声光Q开关，包括：
声光晶体；
设置于所述声光晶体上的声光转换器；以及，
声光Q驱动器，用于输出随机分布的射频信号并将其发送至所述声光转换器；其中，所述声光Q驱动器包括：
随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；
声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出。
本发明的声光Q开关，所述随机脉冲发生器，包括：
时钟源，用于输出频率固定的方波脉冲；
伪随机码发生器，用于输出伪随机码序列；
分频器，用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
本发明的声光Q开关，所述伪随机码发生器为M序列伪随机码发生器。
再一方面，本发明还提供了一种高重频脉冲激光器，所述谐振腔内设置有声光Q开关，用于控制激光器产生随机变频的激光束；其中，所述声光Q开关包括：
声光晶体；
设置于所述声光晶体上的声光转换器；以及，
声光Q驱动器，用于输出随机分布的射频信号并将其发送至所述声光转换器；其中，所述声光Q驱动器包括：
随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；
声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出。
本发明的高重频脉冲激光器，所述随机脉冲发生器，包括：
时钟源，用于输出频率固定的方波脉冲；
伪随机码发生器，用于输出伪随机码序列；
分频器，用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
本发明的高重频脉冲激光器，所述伪随机码发生器为M序列伪随机码发生器。
本发明的高重频脉冲激光器，该高重频脉冲激光器输出的激光束的频率范围为1～1.5MHz。
本发明对现有声光Q开关中的声光Q驱动器进行了改进，即在现有声光Q驱动电路的基础上增加了可输出随机脉冲的随机脉冲发生器，而声光Q驱动电路则利用该随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出，这种随机分布的射频信号作用于声光Q开关的声光换能器将电能转换成超声波，从而使随机分布的射频信号产生了不同间隔（随机）的超声波输出；超声波在声光Q开关的声光晶体内传输，由于光弹效应，该声光晶体等效于相位光栅。当随机分布的射频信号为1时，相位光栅将光衍射偏离，无法形成谐振，即激光通道被关断，当随机分布的射频信号为0时，声光晶体相当于高透射率的晶体，激光通道被打开，由于射频信号是随机变频的，从而就可以实现随机变频的调Q激光输出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明实施例的高重频脉冲激光器的结构原理示意图；
图2为本发明实施例的高重频脉冲激光器中声光Q驱动器的结构示意图；
图3为本发明实施例的高重频脉冲激光器的输出信号示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
参阅图1所示，本发明实施例的高重频脉冲激光器包括全反镜、激光晶体（例如YVQ4等）、声光Q开关和输出镜。全反镜、激光晶体和输出镜组成的谐振腔。声光Q开关设置于谐振腔内。本发明实施例中，声光Q开关用于控制激光器产生随机变频的激光束。其包括声光Q驱动器1、电声转换器2、声光晶体3和吸声材料4。
本发明实施例中的声光Q开关是对现有声光Q开关的改进，具体来说，是对光Q开关中声光Q驱动器的改进。结合图2所示，本发明实施例中的声光Q驱动器包括随机脉冲发生器和声光Q驱动电路。随机脉冲发生器用于输出随机脉冲。声光Q驱动电路用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出。其中，随机脉冲发生器包括时钟源、伪随机码发生器（例如M序列伪随机码发生器）和分频器。时钟源用于输出频率固定的方波脉冲。伪随机码发生器用于输出伪随机码序列。分频器用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
本发明实施例的伪随机码发生器可实现36位伪随机码，其重复次数为236-1。以1MHz时钟源而论，重复周期可达19小时，以1.5MHz时钟源而论，重复周期为12小时，实际复周期一般在两者之间。假设本发明实施例的高重频激光器的激光输出平均功率为5W，脉冲宽度20～30ns之间，采用本发明实施例的声光Q开关后，输出激光信号的频率可在1～1.5MHz之间随机变频，且相邻脉冲的间隔ΔTi互不相关，如图3所示。
本发明实施例对现有声光Q开关中的声光Q驱动器进行了改进，即在现有声光Q驱动电路的基础上增加了可输出随机脉冲的随机脉冲发生器，而声光Q驱动电路则利用该随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出。这种随机分布的射频信号作用于声光Q开关的声光换能器将电能转换成超声波，从而使随机分布的射频信号产生了不同间隔（随机）的超声波输出；超声波在声光Q开关的声光晶体内传输，由于光弹效应，该声光晶体相当于相位光栅。当随机分布的射频信号为1时，相位光栅将光衍射偏离，无法形成谐振，即激光通道被关断，当随机分布的射频信号为0时，声光晶体相当于高透射率的晶体，激光通道打开，由于射频信号是随机变频的，从而就可以实现随机变频的调Q激光输出。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种声光Q驱动器，其特征在于，包括：
随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；
声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出；
所述随机脉冲发生器，包括：
时钟源，用于输出频率固定的方波脉冲；
伪随机码发生器，用于输出伪随机码序列；
分频器，用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
2.根据权利要求1所述的声光Q驱动器，其特征在于，所述伪随机码发生器为M序列伪随机码发生器。
3.一种声光Q开关，其特征在于，包括：
声光晶体；
设置于所述声光晶体上的声光转换器；以及，
声光Q驱动器，用于输出随机分布的射频信号并将其发送至所述声光转换器；其中，所述声光Q驱动器包括：
随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；
声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出；
所述随机脉冲发生器，包括：
时钟源，用于输出频率固定的方波脉冲；
伪随机码发生器，用于输出伪随机码序列；
分频器，用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
4.根据权利要求3所述的声光Q开关，其特征在于，所述伪随机码发生器为M序列伪随机码发生器。
5.一种高重频脉冲激光器，包括全反镜、激光晶体和输出镜组成的谐振腔，其 特征在于，所述谐振腔内设置有声光Q开关，用于控制激光器产生随机变频的激光束；其中，所述声光Q开关包括：
声光晶体；
设置于所述声光晶体上的声光转换器；以及，
声光Q驱动器，用于输出随机分布的射频信号并将其发送至所述声光转换器；其中，所述声光Q驱动器包括：
随机脉冲发生器，用于输出随机脉冲；
声光Q驱动电路，用于利用所述随机脉冲将自身生成的射频信号调制成随机分布的射频信号并输出；
所述随机脉冲发生器，包括：
时钟源，用于输出频率固定的方波脉冲；
伪随机码发生器，用于输出伪随机码序列；
分频器，用于以所述伪随机码序列作为分频因子对所述方波脉冲进行分频，输出随机脉冲。
6.根据权利要求5所述的高重频脉冲激光器，其特征在于，所述伪随机码发生器为M序列伪随机码发生器。
7.根据权利要求5所述的高重频脉冲激光器，其特征在于，该高重频脉冲激光器输出的激光束的频率范围为1～1.5MHz。
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