CN107565380B - 一种共轴输出的多波长激光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种共轴输出的多波长激光装置，采用板条激光技术、光参量放大技术获得高重频、光束质量好、结构紧凑、性能稳定的多波长激光输出，能够保证在整个泵浦功率范围内系统都能工作在稳定区，在很大程度上提高激光的输出能量及稳定性。本发明利用正交泵浦技术、波长锁定以及板条技术，实现高能量、高重频激光输出。通过正交泵浦技术，利用加压调Q技术和预偏置技术，得到高能量共轴多波长激光输出。本发明激光器以其输出波段多、光斑均匀、输出能量高等优点可作为激光医疗、激光雷达、光电对抗等领域理想的激光源，具有结构紧凑、高转换效率、高光束质量等突出优点，应用前景十分光明。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域，涉及一种共轴输出的多波长激光装置。
背景技术
共轴输出的多波长激光装置用于产生不同波段激光，满足不同用途，传统多波长激光装置利用一种增益介质产生，效率较低，或者利用频率变换技术实现，也不利于效率提高，体积较大，限制其工程应用范围，尤其机载领域的应用。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种共轴输出的多波长激光装置。
技术方案
一种共轴输出的多波长激光装置，其特征在于包括全反镜凹陷角锥1、第一板条介质3、第一泵浦阵列2、石英旋转器4、折转凹陷角锥5、1064nm四分之一波片6、第二板条介质8、第二泵浦阵列7、1064nm偏振片9、布氏角LN调Q晶体10、532nm全反镜11、倍频晶体12、532nm输出镜13、532nm折转镜14、RTP调Q晶体15、1064nm折转镜16、3800nm全反镜17、差频晶体18、3800nm输出镜19、3800nm折转镜20、1470nm半导体激光器21、1470nm校正镜22、1470nm四分之一波片23、1470nm第一偏振片24、1470nm第二偏振片25、1470nm非球面镜26、1470nm折转镜27、2100nm半导体激光器28、2100nm校正镜29和2100nm折转镜30；自全反镜凹陷角锥1沿光路依次第一板条介质3,石英旋转器4，折转凹陷角锥5，1064nm四分之一波片6，第二板条介质8，1064nm偏振片9；其中第一泵浦阵列2为第一板条介质3的能源激励，第二泵浦阵列7为第二板条介质8的能源激励；
064nm偏振片9后分为两路：
透射的光路依次为：布氏角LN调Q晶体10，532nm全反镜11，倍频晶体12，532nm输出镜13，532nm折转镜14后反射光路依次经过，3800nm折转镜20，1470nm折转镜27至2100nm折转镜30，然后与2100nm半导体激光器28经过2100nm校正镜29的光束相加后输出；所述532nm全反镜11对532nm激光全反，对1064nm激光透；所述532nm输出镜13对532nm透，1064nm全反；所述532nm折转镜14对532nm激光45°全反；所述2100nm校正镜29对2100nm激光透，2100nm折转镜30对2100nm激光45°全反；
反射的光路后经过RTP调Q晶体15，与1470nm半导体激光器21经过1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24和1064nm折转镜16的投射光，经过3800nm全反镜17，差频晶体18，3800nm输出镜19后与3800nm折转镜20共光路；所述1064nm折转镜16对1064nm激光45°全反；所述3800nm全反镜17对3800nm激光全反，对1470nm激光透；所述3800nm输出镜19对1064nm激光透过率为70％，对3800nm激光透；所述3800nm折转镜20对3800nm激光45°全反；
1470nm第一偏振片24的反射光经1470nm第二偏振片25折射，通过1470nm非球面镜26与1470nm折转镜27共光路；所述1470nm折转镜27对1470nm激光45°全反。
所述第一泵浦阵列2和第二泵浦阵列7为808nm波段波长锁定半导体激光器阵列，并且在空间上与各自的泵浦方向为正交垂直。
所述第一泵浦阵列2、第二泵浦阵列7、1470nm半导体激光器21和2100nm半导体激光器28通过激光电源独立供电，相互之间通过延迟电路调节之间延迟，使得共光路的几个光束同步，用于保证各个波段激光输出最佳以及控制532nm激光，1064nm与3800nm，14700nm，2100nm激光波段独立输出。
所述第一板条介质3和第二板条介质8为梯形陶瓷板条Nd：YAG，两端镀膜对1064nm增透。
所述石英旋转器4、1064nm四分之一波片6、1064nm偏振片9、布氏角LN调Q晶体10和RTP调Q晶体15，进行镀膜并对1064nm增透。
所述倍频晶体12为KTP或LBO。
所述1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24，1470nm第二偏振片25，1470nm非球面镜26，镀膜对1470nm增透。
所述差频晶体18为PPLN或PPLT。
有益效果
本发明提出的一种共轴输出的多波长激光装置，第一泵浦阵列发出光被第一板条介质吸收，当布氏角LN调Q晶体两端未加电压时，自发辐射光经过起偏器后为水平偏振光，两次通过布氏角LN调Q晶体后，变为竖直偏振光，通过起偏器后反射输出，因而腔内损耗很大，形成不了激光振荡，工作物质处于储能阶段。当上能级反转粒子数达到最大值时，在布氏角LN调Q晶体上迅速加上四分之一波电压Vλ/4，从而形成激光振荡，产生高峰值功率激光脉冲输出，一路经过倍频晶体，产生532nm激光；另一路进入第二板条介质，在板条泵浦阵列作用下进行一次放大，产生高能量激光，在差频晶体和1470nm半导体激光器作用下，产生3800nm激光。2100nm半导体激光器经过合束镜组，与532nm激光，1470nm激光以及剩余的1064nm激光共轴输出。
本发明采用板条激光技术、光参量放大技术获得高重频、光束质量好、结构紧凑、性能稳定的多波长激光输出，能够保证在整个泵浦功率范围内系统都能工作在稳定区，在很大程度上提高激光的输出能量及稳定性。本发明利用正交泵浦技术、波长锁定以及板条技术，实现高能量、高重频激光输出。通过正交泵浦技术，利用加压调Q技术和预偏置技术，得到高能量共轴多波长激光输出。本发明激光器以其输出波段多、光斑均匀、输出能量高等优点可作为激光医疗、激光雷达、光电对抗等领域理想的激光源，具有结构紧凑、高转换效率、高光束质量等突出优点，应用前景十分光明。
附图说明
图1：本发明一种共轴输出的多波长激光装置
其中，1-全反镜凹陷角锥，2-第一泵浦阵列，3-第二板条介质，4-石英旋转器，5-折转凹陷角锥，6-1064nm四分之一波片，7-第二泵浦阵列，8-第二板条介质，9-1064nm偏振片，10-布氏角LN调Q晶体，11-532nm全反镜，12-倍频晶体，13-532nm输出镜，14-532nm折转镜，15-RTP调Q晶体,16-1064nm折转镜，17-3800nm全反镜，18-差频晶体，19-3800nm输出镜，20-3800nm折转镜，21-1470nm半导体激光器，22-1470nm校正镜，23-1470nm四分之一波片，24-1470nm第一偏振片，25-1470nm第二偏振片，26-1470nm非球面镜，27-1470nm折转镜，28-2100nm半导体激光器，29-2100nm校正镜，30-2100nm折转镜。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
依次光路设置的全反镜凹陷角锥1，第一泵浦阵列2，第一板条介质3,石英旋转器4，折转凹陷角锥5，1064nm四分之一波片6，第二泵浦阵列7，第二板条介质8，1064nm偏振片9，布氏角LN调Q晶体10，532nm全反镜11，倍频晶体12，532nm输出镜13，构成532nm激光器谐振腔，输出532nm激光，经过532nm折转镜14进入共轴光路。
全反镜凹陷角锥1，第一泵浦阵列2，第一板条介质3,石英旋转器4，折转凹陷角锥5，1064nm四分之一波片6，第二泵浦阵列7，第二板条介质8，1064nm偏振片9，RTP调Q晶体15,1064nm折转镜16，3800nm全反镜17，3800nm输出镜19构成构成1064nm激光器谐振腔。1470nm半导体激光器21产生激光，经过1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24后的向左的激光与该谐振腔产生的1064nm激光在和差频晶体18作用下，产生3800nm激光及部分剩余的1064nm激光，经过3800nm折转镜20，进入共轴光路。
1470nm半导体激光器21产生激光，经过1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24后的向下的激光，1470nm第二偏振片25，1470nm非球面镜26，1470nm折转镜27进入共轴光路。
2100nm半导体激光器28产生2100nm激光经过2100nm校正镜29和2100nm折转镜30后，与共轴经过532nm激光，1064nm激光，14700nm激光以及3800nm激光合成共轴输出。
第一泵浦阵列2，第二泵浦阵列7，1470nm半导体激光器21，2100nm半导体激光器28通过激光电源独立供电，之间通过延迟电路调节之间延迟，用于保证各个波段激光输出最佳以及控制532nm激光，1064nm与3800nm，14700nm，2100nm激光波段独立输出。
第一泵浦阵列2与第二泵浦阵列7为808nm波段波长锁定半导体激光器阵列，并且在空间上泵浦方向为正交垂直。第一板条介质3与第二板条介质8为梯形陶瓷板条Nd：YAG，两端镀膜对1064nm增透。
石英旋转器4，1064nm四分之一波片6，1064nm偏振片9，布氏角LN调Q晶体10，RTP调Q晶体15，镀膜对1064nm增透。
倍频晶体12为KTP或LBO。
532nm全反镜11镀膜对532nm激光全反，对1064nm激光增透。532nm输出镜13镀膜对532nm增透，1064nm全反。
532nm折转镜14镀膜对532nm激光45°全反。
1064nm折转镜16镀膜对1064nm激光45°全反。
3800nm全反镜17镀膜对3800nm激光全反，对1470nm激光增透。差频晶体18为PPLN或PPLT。
3800nm输出镜19镀膜对1064nm激光透过率为70％，对3800nm激光增透。
3800nm折转镜20镀膜对3800nm激光45°全反。
1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24，1470nm第二偏振片25，1470nm非球面镜26，镀膜对1470nm增透。
1470nm折转镜27镀膜对1470nm激光45°全反。2100nm校正镜29对2100nm激光增透，2100nm折转镜30镀膜对2100nm激光45°全反。
本发明的共轴输出的多波长激光装置工作过程如下：
全反镜凹陷角锥1，第一泵浦阵列2，第一板条介质3,石英旋转器4，折转凹陷角锥5，1064nm四分之一波片6，第二泵浦阵列7，第二板条介质8，1064nm偏振片9，布氏角LN调Q晶体10，532nm全反镜11，倍频晶体12，532nm输出镜13，构成532nm激光器谐振腔。第一泵浦阵列2与第二泵浦阵列7通过高重频驱动电源供电，发出泵浦光，被第一板条介质3与第二板条介质8吸收产生自发辐射激光，在谐振腔作用下，输出532nm激光，经过532nm折转镜14进入共轴光路。
全反镜凹陷角锥1，第一泵浦阵列2，第一板条介质3,石英旋转器4，折转凹陷角锥5，1064nm四分之一波片6，第二泵浦阵列7，第二板条介质8，1064nm偏振片9，RTP调Q晶体15,1064nm折转镜16，3800nm全反镜17，3800nm输出镜19构成构成1064nm激光器谐振腔。1470nm半导体激光器21产生激光，经过1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24后的向左的激光与该谐振腔产生的1064nm激光在和差频晶体18作用下，产生3800nm激光及部分剩余的1064nm激光，经过3800nm折转镜20，进入共轴光路。1470nm半导体激光器21产生激光，经过1470nm校正镜22，1470nm四分之一波片23，1470nm第一偏振片24后的向下的激光，1470nm第二偏振片25，1470nm非球面镜26，1470nm折转镜27进入共轴光路。2100nm半导体激光器28产生2100nm激光经过2100nm校正镜29和2100nm折转镜30后，与共轴经过532nm激光，1064nm激光，14700nm激光以及3800nm激光合成共轴输出。
Claims (8)
1.一种共轴输出的多波长激光装置，其特征在于包括全反镜凹陷角锥(1)、第一板条介质(3)、第一泵浦阵列(2)、石英旋转器(4)、折转凹陷角锥(5)、1064nm四分之一波片(6)、第二板条介质(8)、第二泵浦阵列(7)、1064nm偏振片(9)、布氏角LN调Q晶体(10)、532nm全反镜(11)、倍频晶体(12)、532nm输出镜(13)、532nm折转镜(14)、RTP调Q晶体(15)、1064nm折转镜(16)、3800nm全反镜(17)、差频晶体(18)、3800nm输出镜(19)、3800nm折转镜(20)、1470nm半导体激光器(21)、1470nm校正镜(22)、1470nm四分之一波片(23)、1470nm第一偏振片(24)、1470nm第二偏振片(25)、1470nm非球面镜(26)、1470nm折转镜(27)、2100nm半导体激光器(28)、2100nm校正镜(29)和2100nm折转镜(30)；自全反镜凹陷角锥(1)沿光路依次第一板条介质(3),石英旋转器(4)，折转凹陷角锥(5)，1064nm四分之一波片(6)，第二板条介质(8)，1064nm偏振片(9)；其中第一泵浦阵列(2)为第一板条介质(3)的能源激励，第二泵浦阵列(7)为第二板条介质(8)的能源激励；
1064nm偏振片(9)后分为两路：
透射的光路依次为：布氏角LN调Q晶体(10)，532nm全反镜(11)，倍频晶体(12)，532nm输出镜(13)，532nm折转镜(14)后反射光路依次经过，3800nm折转镜(20)，1470nm折转镜(27)至2100nm折转镜(30)，然后与2100nm半导体激光器(28)经过2100nm校正镜(29)的光束相加后输出；所述532nm全反镜(11)对532nm激光全反，对1064nm激光透；所述532nm输出镜(13)对532nm透，1064nm全反；所述532nm折转镜(14)对532nm激光45°全反；所述2100nm校正镜(29)对2100nm激光透，2100nm折转镜(30)对2100nm激光45°全反；
反射的光路后经过RTP调Q晶体(15)，与1470nm半导体激光器(21)经过1470nm校正镜(22)，1470nm四分之一波片(23)，1470nm第一偏振片(24)和1064nm折转镜(16)的投射光，经过3800nm全反镜(17)，差频晶体(18)，3800nm输出镜(19)后与3800nm折转镜(20)共光路；所述1064nm折转镜(16)对1064nm激光45°全反；所述3800nm全反镜(17)对3800nm激光全反，对1470nm激光透；所述3800nm输出镜(19)对1064nm激光透过率为70％，对3800nm激光透；所述3800nm折转镜(20)对3800nm激光45°全反；
1470nm第一偏振片(24)的反射光经1470nm第二偏振片(25)折射，通过1470nm非球面镜(26)与1470nm折转镜(27)共光路；所述1470nm折转镜(27)对1470nm激光45°全反。
2.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述第一泵浦阵列(2)和第二泵浦阵列(7)为808nm波段波长锁定半导体激光器阵列，并且在空间上与各自的泵浦方向为正交垂直。
3.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述第一泵浦阵列(2)、第二泵浦阵列(7)、1470nm半导体激光器(21)和2100nm半导体激光器(28)通过激光电源独立供电，相互之间通过延迟电路调节之间延迟，使得共光路的几个光束同步，用于保证各个波段激光输出最佳以及控制532nm激光，1064nm与3800nm，1470nm，2100nm激光波段独立输出。
4.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述第一板条介质(3)和第二板条介质(8)为梯形陶瓷板条Nd：YAG，两端镀膜对1064nm增透。
5.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述石英旋转器(4)、1064nm四分之一波片(6)、1064nm偏振片(9)、布氏角LN调Q晶体(10)和RTP调Q晶体(15)，进行镀膜并对1064nm增透。
6.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述倍频晶体(12)为KTP或LBO。
7.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述1470nm校正镜(22)，1470nm四分之一波片(23)，1470nm第一偏振片(24)，1470nm第二偏振片(25)，1470nm非球面镜(26)，镀膜对1470nm增透。
8.根据权利要求1所述共轴输出的多波长激光装置，其特征在于：所述差频晶体(18)为PPLN或PPLT。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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