CN105470801A - Kdp调q开关 - Google Patents

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尚旭川
董涛
唐刚锋
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123—Q-switching
    • H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices

Abstract

本发明涉及激光器件，尤其涉及一种KDP调Q开关。KDP调Q开关包括外壳，外壳中设有KD*P晶体，在沿光路方向上，KD*P晶体的两侧设有密封光窗，在垂直光路方向上，KD*P晶体与外壳之间由内向外依次设有晶体支架、加热套和加热丝，加热丝固定在加热套上，加热套将加热丝和晶体支架隔离开，晶体支架上安装有用于连接驱动高压的驱动电极，驱动电极与KD*P晶体电连接。通过驱动电极将调Q的驱动高压加注到KD*P晶体上，利用电光效应，能够实现激光器主动式调Q工作；KD*P晶体具有高消光比（大于1000:1）的优势，通过加热丝进行加热，防止KD*P晶体低温雾化，解决宽温（-55℃~70℃）适应性问题，提高了调Q开关的宽温适用性。

Description

KDP调Q开关
技术领域
本发明涉及激光器件，尤其涉及一种KDP调Q开关。
背景技术
激光谐振腔的品质因数Q是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标。电光调Q技术是利用在晶体上施加电压改变晶体的折射率，从而达到改变光的偏振状态，与偏振片一起使用可实现光开关的作用。电光调Q开关是利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的反射损耗。电光调Q开关作为一种光开关器件，目前已经广泛应用于激光器中，可以获得高脉冲能量的激光输出。电光调Q开关通常采用KD*P或KDP晶体制作，KD*P晶体具有优越的电光性能，随着激光技术的发展，在激光调Q、激光倍频、电光开关等方面有着广泛的应用需求。但KD*P晶体质脆、潮解、低温雾化等固有特性，限制了KD*P调Q开关的宽温适用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于宽温应用的高消光比的KDP调Q开关。
为实现上述目的，本发明KDP调Q开关的技术方案是：KDP调Q开关包括外壳，外壳中设有KD*P晶体，在沿光路方向上，KD*P晶体的两侧设有密封光窗，在垂直光路方向上，KD*P晶体与外壳之间由内向外依次设有晶体支架、加热套和加热丝，加热丝固定在加热套上，加热套将加热丝和晶体支架隔离开，晶体支架上安装有用于连接驱动高压的驱动电极，驱动电极与KD*P晶体电连接。
KD*P晶体与所述密封光窗之间设有密封圈，密封光窗外设有端盖，端盖与密封光窗之间设有光窗压圈，端盖固定在所述晶体支架上，端盖上安装有用于使端盖向内压紧的顶丝。
所述KD*P晶体与晶体支架之间设有导电密封圈，所述驱动电极与导电密封圈导通。
所述KD*P晶体上设有镀金环，所述导电密封圈与镀金环导通。
所述驱动电极通过螺纹旋装固定在晶体支架上后密封。
所述晶体支架的材料为聚甲醛，端盖材料为铝材，密封光窗材质为K9玻璃，导电密封圈材料为铜镀银导电硅橡胶，加热套材料为环氧树脂玻璃层压布棒，加热丝采用四氟漆包康铜丝，密封圈材料为透明硅橡胶，所述驱动电极固定后加涂硅橡胶。
位于KD*P晶体一侧的端盖外设有向内压紧的开关压圈，开关压圈的外周设有外螺纹，并通过外螺纹固定在所述外壳上。
所述端盖上安装有用于监控加热温度的温度传感器。
所述KD*P晶体的消光比大于等于3000:1，晶体的晶轴与通光光轴的夹角在7′以内，垂直度小于等于10′，平面度小于等于λ/5，平行度小于等于10″，均匀性小于等于λ/4，从而实现KDP调Q开关的消光比大于等于1000:1。
KD*P晶体和密封光窗的通光面上均镀制1064nm的增透膜，晶体上的增透膜的透过率T1≥98%，密封光窗的增透膜的透过率T2≥99%，从而实现KDP调Q开关的透过率大于等于97%。
本发明的有益效果是：使加热丝固定在加热套上，晶体支架上安装有用于连接驱动高压的驱动电极，驱动电极与KD*P晶体电连接。通过驱动电极将调Q的驱动高压加注到KD*P晶体上，利用电光效应，能够实现激光器主动式调Q工作；KD*P晶体具有高消光比（大于1000:1）的优势，通过加热丝进行加热，防止KD*P晶体低温雾化，解决宽温（-55℃~70℃）适应性问题，提高了调Q开关的宽温适用性；同时该调Q开关兼顾小型化通用型设计，结构简单、易装调、易批量生产。
进一步地，KD*P晶体与两侧的密封光窗之间设有密封圈，端盖与密封光窗之间设有光窗压圈，端盖固定在晶体支架上，通过顶丝使端盖压紧密封光窗，对KD*P晶体提供一个干燥密封的腔体，以解决KD*P晶体在空气中的潮解问题。
进一步地，通过温度传感器可以监控KDP调Q开关的加热温度。
附图说明
图1为KDP调Q开关的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的KDP调Q开关的具体实施例，如图1所示，KDP调Q开关包括外壳1，外壳1中设有KD*P晶体6，设KD*P晶体6的顺着光路的方向为横向，垂直光路的方向为竖向。KD*P晶体6在横向上的两侧由内到外依次设有密封圈5、密封光窗4、光窗压圈3和端盖2，其中一侧的端盖2外设有开关压圈8，开关压圈8的通过外周的外螺纹旋装固定在外壳1上。在竖向上，KD*P晶体与外壳之间由内到外依次设有导电密封圈9、晶体支架10、驱动电极11、加热套7和加热丝12，加热丝12缠绕固定在加热套7外周的加热槽中，加热套7将加热丝12和晶体支架10隔离开，导电密封圈9固定在晶体支架10内侧开设的环槽中，晶体支架10上通过螺纹旋装有驱动电极11，驱动电极11上焊接有用于引入驱动电压的驱动高压线，驱动电极11与导电密封圈9相导通，KD*P晶体6的两端镀有镀金环，导电密封圈9与镀金环导通。在驱动电极11固定后通过加涂硅橡胶进行密封。晶体两侧的端盖2通过螺纹旋装在晶体支架10上，端盖2上安装有用于使端盖2向内压紧的顶丝14。端盖2上安装有用于监控加热温度的温度传感器。KD*P晶体6的通光面上镀有增透膜和防潮膜。
在本实施例中，为了保证在加热过程中KD*P晶体均匀受热，晶体支架的材料为聚甲醛，端盖材料为铝材，密封圈材料为透明硅橡胶，密封光窗材质为K9玻璃，导电密封圈材料为铜镀银导电硅橡胶，加热套材料为环氧树脂玻璃层压布棒，加热丝采用四氟漆包康铜丝，且根据设计仿真确定了加热槽的宽度和位置，加热丝缠绕的圈数分别为6圈、8.5圈和5.5圈。
KD*P晶体的消光比大于等于3000:1，晶体的晶轴与通光光轴的夹角在7′以内，垂直度小于等于10′，平面度小于等于λ/5，平行度小于等于10″，均匀性小于等于λ/4，从而实现KDP调Q开关的消光比大于等于1000:1。
KD*P晶体和密封光窗的通光面上均镀制1064nm的增透膜，晶体上的增透膜的透过率T1≥98%，密封光窗的增透膜的透过率T2≥99%，从而实现KDP调Q开关的透过率大于等于97%。
使用时，KD*P晶体通过导电密封圈固定在晶体支架上，驱动电极固定在晶体支架上，加热丝缠绕在加热套上，装配好的晶体支架、加热套、外壳通过开关压圈固定，驱动高压线焊接在驱动电极上，顶丝和温度传感器通过螺纹安装在端盖上。驱动电极与导电密封圈导通，导电密封圈与KD*P晶体上的镀金环导通。在驱动高压线上加载驱动电压时，驱动电压通过驱动高压线、驱动电极、导电密封圈加载到KD*P晶体上，形成电场，利用KD*P晶体的纵向电光效应，能够实现激光器主动式调Q工作；通过在加热丝上加载电压，可对调Q开关进行加热，可通过温度传感器监控KD*P调Q开关的加热温度，解决KD*P晶体的低温雾化，实现KD*P调Q开关在-55℃环境下的稳定适用。KD*P晶体具有高消光比（大于1000:1）的优势，通过缠绕在加热套上的加热丝，防止KD*P晶体低温雾化，解决宽温（-55℃~70℃）适应性问题，提高了调Q开关的宽温适用性；同时该调Q开关兼顾小型化通用型设计，结构简单、易装调、易批量生产。KD*P晶体与两侧的密封光窗之间设有密封圈，端盖与密封光窗之间设有光窗压圈，端盖固定在晶体支架上，通过顶丝使端盖压紧密封光窗，对KD*P晶体提供一个干燥密封的腔体，以解决KD*P晶体在空气中的潮解问题。

Claims (10)

1.KDP调Q开关，包括外壳，其特征在于：外壳中设有KD*P晶体，在沿光路方向上，KD*P晶体的两侧设有密封光窗，在垂直光路方向上，KD*P晶体与外壳之间由内向外依次设有晶体支架、加热套和加热丝，加热丝固定在加热套上，加热套将加热丝和晶体支架隔离开，晶体支架上安装有用于连接驱动高压的驱动电极，驱动电极与KD*P晶体电连接。
2.根据权利要求1所述的KDP调Q开关，其特征在于：KD*P晶体与所述密封光窗之间设有密封圈，密封光窗外设有端盖，端盖与密封光窗之间设有光窗压圈，端盖固定在所述晶体支架上，端盖上安装有用于使端盖向内压紧的顶丝。
3.根据权利要求1或2所述的KDP调Q开关，其特征在于：所述KD*P晶体与晶体支架之间设有导电密封圈，所述驱动电极与导电密封圈导通。
4.根据权利要求3所述的KDP调Q开关，其特征在于：所述KD*P晶体上设有镀金环，所述导电密封圈与镀金环导通。
5.根据权利要求4所述的KDP调Q开关，其特征在于：所述驱动电极通过螺纹旋装固定在晶体支架上后密封。
6.根据权利要求5所述的KDP调Q开关，其特征在于：所述晶体支架的材料为聚甲醛，端盖材料为铝材，密封光窗材质为K9玻璃，导电密封圈材料为铜镀银导电硅橡胶，加热套材料为环氧树脂玻璃层压布棒，加热丝采用四氟漆包康铜丝，密封圈材料为透明硅橡胶，所述驱动电极固定后加涂硅橡胶。
7.根据权利要求2所述的KDP调Q开关，其特征在于：位于KD*P晶体一侧的端盖外设有向内压紧的开关压圈，开关压圈的外周设有外螺纹，并通过外螺纹固定在所述外壳上。
8.根据权利要求2所述的KDP调Q开关，其特征在于：所述端盖上安装有用于监控加热温度的温度传感器。
9.根据权利要求1或2所述的KDP调Q开关，其特征在于：所述KD*P晶体的消光比大于等于3000:1，晶体的晶轴与通光光轴的夹角在7′以内，垂直度小于等于10′，平面度小于等于λ/5，平行度小于等于10″，均匀性小于等于λ/4，从而实现KDP调Q开关的消光比大于等于1000:1。
10.根据权利要求1或2所述的KDP调Q开关，其特征在于：KD*P晶体和密封光窗的通光面上均镀制1064nm的增透膜，晶体上的增透膜的透过率T1≥98%，密封光窗的增透膜的透过率T2≥99%，从而实现KDP调Q开关的透过率大于等于97%。
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