CN108023274A - 多波长激光器及激光瞄准具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多波长激光器及激光瞄准具，涉及激光器技术领域，该多波长激光器包括多个平行排列的激光组件和准直镜；每个激光组件均包括泵浦光源、耦合透镜和光纤，泵浦光源、耦合透镜和光纤沿光线射出方向依次同光轴设置；每个激光组件输出一种波长的激光；准直镜用于对各个激光组件输出的激光进行准直，以使各个激光组件输出的激光同光轴输出。本发明提供的多波长激光器及激光瞄准具，可以简化激光器的结构，降低成本，提高对环境温度的适应能力和波长选择性。

Description

多波长激光器及激光瞄准具
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其是涉及一种多波长激光器及激光瞄准具。
背景技术
激光器是一种能发射激光的装置。同光轴双波长激光器有着比较广的现实应用，比如枪瞄(瞄准镜)等。某些枪瞄要求夜间发射近红外波段激光，白天发射可见波段激光，使用近红外波段激光和可见波段激光这两种波段激光进行定位瞄准，可满足全天候使用要求。
目前对单一激光器输出双波长激光方面已有大量研究报道，比如Nd：YVO4激光器可以同时输出1064nm/914nm和1342nm，Nd：YAG激光器可以同时输出1064nm和946nm/1318nm，然而这种类型的激光器通常是对谐振腔的结构等进行改进，设计难度大，需要严格的膜系设计和精确的控温设计，且无法任意选择波长。
综上可知，现有的双波长激光器具有结构复杂、成本高、对环境温度的适应能力差以及波长选择性差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多波长激光器及激光瞄准具，以简化激光器的结构，降低成本，提高对环境温度的适应能力和波长选择性。
第一方面，本发明实施例提供了一种多波长激光器，包括多个平行排列的激光组件和准直镜；每个所述激光组件均包括泵浦光源、耦合透镜和光纤，所述泵浦光源、所述耦合透镜和所述光纤沿光线射出方向依次同光轴设置；
每个所述激光组件输出一种波长的激光；所述准直镜用于对各个所述激光组件输出的激光进行准直，以使各个所述激光组件输出的激光同光轴输出。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述多波长激光器包括两组所述激光组件，一组所述激光组件的泵浦光源为红外激光器，另一组所述激光组件的泵浦光源为可见光激光器。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述红外激光器包括红外激光二极管或红外固体激光器；所述可见光激光器包括可见光激光二极管或可见光固体激光器。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述准直镜为聚焦透镜。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述聚焦透镜为消色差双胶合透镜。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述耦合透镜包括球面耦合透镜或非球面耦合透镜。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述红外激光二极管采用晶体管外形TO封装或者C-mount封装；所述可见光激光二极管采用TO封装或者C-mount封装。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述光纤的芯径为10μm，所述光纤的长度为1m。
结合第一方面及上述任一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述多波长激光器还包括设置有开口的壳体；
多个所述激光组件和所述准直镜均设置在所述壳体内，所述准直镜输出的激光从所述开口射出。
第二方面，本发明实施例还提供一种激光瞄准具，包括如上述第一方面及其任一种可能的实施方式所述的多波长激光器，还包括调整机构；
所述调整机构与所述多波长激光器连接，用于调整所述多波长激光器输出激光的高度和角度。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例中，多波长激光器包括多个平行排列的激光组件和准直镜；每个激光组件均包括泵浦光源、耦合透镜和光纤，泵浦光源、耦合透镜和光纤沿光线射出方向依次同光轴设置；每个激光组件输出一种波长的激光；准直镜用于对各个激光组件输出的激光进行准直，以使各个激光组件输出的激光同光轴输出。该多波长激光器通过耦合透镜和光纤对泵浦光源发出的激光进行光束整形，得到发散角一致的多种波长的激光，通过准直镜对该多种波长的激光进行合束处理，实现多波长激光的共轴输出。由于该多波长激光器是对现有的泵浦光源发出的激光进行光束整形和合束处理，不需要严格的膜系设计和精确的控温设计，因此结构简单、成本低廉、对环境温度的适应能力强；另外，该多波长激光器输出的激光波长由泵浦光源决定，而泵浦光源的选择具有任意性，因此该多波长激光器具有较好的波长选择性。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种双波长激光器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双波长激光器的输出激光在100米处的能量分布图；
图3为本发明实施例提供的一种多波长激光器的外观示意图；
图4为本发明实施例提供的一种激光瞄准具的结构示意图。
图标：
101-红外激光器；102-可见光激光器；103-耦合透镜；104-光纤；105-聚焦透镜；301-壳体；302-开口；41-多波长激光器；42-调整机构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前现有的双波长激光器设计难度大，需要严格的膜系设计和精确的控温设计，且无法任意选择波长，因此具有结构复杂、成本高、对环境温度的适应能力差以及波长选择性差的问题。基于此，本发明实施例提供的一种多波长激光器及激光瞄准具，通过对多个泵浦光源发出的激光进行光束整形和合束处理，可以得到同光轴输出的多种波长的激光，具有结构简单、成本低廉、对环境温度的适应能力强以及较好的波长选择性等优点。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种多波长激光器进行详细介绍。
实施例一：
本实施例中，多波长激光器通过耦合透镜和光纤对泵浦光源发出的激光进行光束整形，得到发散角一致的多种波长的激光，通过准直镜对该多种波长的激光进行合束处理，实现多波长激光的共轴输出。
上述多波长激光器包括多个平行排列的激光组件和准直镜，每个激光组件均包括泵浦光源、耦合透镜和光纤，且泵浦光源、耦合透镜和光纤沿光线射出方向依次同光轴设置。每个激光组件输出一种波长的激光，准直镜对各个激光组件输出的激光进行准直，以使各个激光组件输出的激光同光轴输出。
上述激光组件的个数可以为2个，对应双波长激光器；也可以为3个，对应三波长激光器，这里对激光组件的个数不做限定。由于激光组件的个数决定输出激光波长的种类数量，因此可以根据实际的波长种类数量需求确定激光组件的个数，这也表明了该多波长激光器具有可扩展性。
上述泵浦光源用于提供激光光源，也即决定输出激光的波长，而泵浦光源的选择具有任意性，因此该多波长激光器具有较好的波长选择性。
耦合透镜将泵浦光源发出的激光聚焦到光纤(输入端)内，光纤对激光光束进行整形，从而使多种波长的激光发散角一致，这样方便后续光路的搭建，可减小光路的整体体积和尺寸。
在一些可能的实施例中，准直镜为聚焦透镜，各束光纤的输出端位于聚焦透镜的焦点上。各个激光组件输出的激光共用同一单透镜(聚焦透镜)耦合聚焦，可以达到共轴的目的。这样进一步简化了多波长激光器的结构，减小了多波长激光器的体积。
由于该多波长激光器是对现有的泵浦光源发出的激光进行光束整形和合束处理，不需要严格的膜系设计和精确的控温设计，因此结构简单、成本低廉、对环境温度的适应能力强，不存在非线性温宽失调问题或者非线性温宽失配量很小，适应温度范围宽，可以在极低或者极高温度条件下使用。
图1为本发明实施例提供的一种双波长激光器的结构示意图，如图1所示，该双波长激光器包括两组激光组件，一组激光组件的泵浦光源为红外激光器101，另一组激光组件的泵浦光源为可见光激光器102，准直镜为聚焦透镜105。红外激光器101发出的红外激光和可见光激光器102发出的可见光激光分别经耦合透镜103耦合，进入两束紧挨的光纤104，两束光纤104分别对红外激光和可见光激光进行光束整形，使二者的发散角一致，再经同一个聚焦透镜105使整形后的红外激光和可见光激光同光轴输出。
上述红外激光器101可以但不限于为红外激光二极管LD(Laser diode)或红外固体激光器，发出的激光波长可以但不限于为940nm、850nm或808nm。其中，红外LD可以但不限于采用晶体管外形TO(Transistor Out-line)封装或者C-mount封装。其中，相对于其他的封装技术，TO封装的寄生参数比较小，而且成本很低，工艺也更简单，使用起来更加的灵活方便。
上述可见光激光器102包括可见光LD或可见光固体激光器，例如绿光LD或固体绿光激光器，发出的激光波长可以但不限于为532nm、520nm或505nm。其中，可见光LD可以但不限于采用TO封装或者C-mount封装。
上述耦合透镜103可以为球面耦合透镜，也可以为非球面耦合透镜，对此不做限定。
考虑到光纤104的芯径越大，越方便耦合，但整形效果越差，本实施例中，光纤104芯径的一个典型值为10μm，但这并不是对光纤104芯径的限制。
考虑到光纤104的长度越大，整形效果越好，但能量损耗越大，本实施例中，光纤104长度的一个典型值为1m，但这并不是对光纤104长度的限制。
在一些可能的实施例中，光纤104的芯径为10μm，光纤104的长度为1m，这样可以实现输入光束的匀化整形。
考虑到需要对多种波长的激光进行合束处理，在一些可能的实施例中，上述聚焦透镜105为消色差双胶合透镜。消色差双胶合透镜是一种把低分散的冕牌玻璃正透镜和高分散的火石玻璃负透镜粘接而成的消色差透镜。设计消色差双胶合透镜时，在蓝色(486.1nm)，绿色(546.1nm)和红色(656.3nm)三个波长，对分散的不同值和透镜形状进行了优化，实现了最小色差。且消色差双胶合透镜的球差在设计时也进行了优化，和单个透镜相比，消色差双胶合透镜的球差要小得多。
为了验证上述双波长激光器同光轴输出的两束激光的质量，采用940nm的红外LD、520nm的绿光LD，光纤104的芯径为10μm，光纤104的长度为1m，聚焦透镜105为消色差双胶合透镜进行实验，获取输出两束激光在100米处的能量分布图。如图2所示，横坐标表示位置，单位为mm，纵坐标表示非相干辐照度，单位为W/cm2(瓦特/平方厘米)，从图2中可以看出，激光在100米处的能量分布仍然比较集中，说明输出激光的方向性好，质量高。
上述双波长激光器实现了小尺寸同光轴双波长激光输出，该双波长激光器具有以下有益效果：(1)体积小：由于无需添加额外的光束整形元件和合束元件，极大的减小了现有双波长激光器的尺寸，在目前小型双波长激光器市场上存在很大的生存空间。(2)适应温度范围宽：不存在非线性温宽失调问题，或者非线性温宽失配量很小，可以在极低或者极高温度条件下使用。(3)可以实现红外激光和可见光激光同轴输出的枪瞄定位瞄准。(4)结构简单，操作方便，只需要同一个聚焦透镜就可以实现双波长同光轴的激光输出，且无需其他调节结构。(4)具有多波长选择性，可以选用不同波长的激光光源(泵浦光源)，达到所需目的。(5)无需添加复杂的控温系统，可以实现小尺寸激光器的制作。
图3为本发明实施例提供的一种多波长激光器的外观示意图，为了对上述多波长激光器的各个元件进行保护，在一些可能的实施例中，如图3所示，该多波长激光器还包括设置有开口302的壳体301。
多个上述激光组件和准直镜均设置在壳体301内，准直镜输出的激光从开口302射出。需要说明的是，图3仅是一个示例，这里对壳体301的形状和开口302的形状均不做限定。另外，这里对壳体301的材质也不做限定。壳体301可以保护内部的激光组件和准直镜，同时方便搬运和携带。
实施例二：
图4为本发明实施例提供的一种激光瞄准具的结构示意图，如图4所示，该激光瞄准具包括如上述实施例一的多波长激光器41，还包括调整机构42。调整机构42与多波长激光器41连接，用于调整多波长激光器41输出激光的高度和角度。
上述多波长激光器41可以为双波长激光器，该双波长激光器能够输出红外激光或可见光激光，这样，使用近红外波段激光和可见波段激光这两种波段激光进行定位瞄准，可满足全天候使用要求。调整机构42可以为现有的高度角度调整装置，对此不做限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的激光瞄准具的具体工作过程，可以参考前述多波长激光器实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例提供的激光瞄准具，与上述实施例提供的多波长激光器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多波长激光器，其特征在于，包括多个平行排列的激光组件和准直镜；每个所述激光组件均包括泵浦光源、耦合透镜和光纤，所述泵浦光源、所述耦合透镜和所述光纤沿光线射出方向依次同光轴设置；
每个所述激光组件输出一种波长的激光；所述准直镜用于对各个所述激光组件输出的激光进行准直，以使各个所述激光组件输出的激光同光轴输出。
2.根据权利要求1所述的多波长激光器，其特征在于，所述多波长激光器包括两组所述激光组件，一组所述激光组件的泵浦光源为红外激光器，另一组所述激光组件的泵浦光源为可见光激光器。
3.根据权利要求2所述的多波长激光器，其特征在于，所述红外激光器包括红外激光二极管或红外固体激光器；所述可见光激光器包括可见光激光二极管或可见光固体激光器。
4.根据权利要求1所述的多波长激光器，其特征在于，所述准直镜为聚焦透镜。
5.根据权利要求4所述的多波长激光器，其特征在于，所述聚焦透镜为消色差双胶合透镜。
6.根据权利要求1所述的多波长激光器，其特征在于，所述耦合透镜包括球面耦合透镜或非球面耦合透镜。
7.根据权利要求3所述的多波长激光器，其特征在于，所述红外激光二极管采用晶体管外形TO封装或者C-mount封装；所述可见光激光二极管采用TO封装或者C-mount封装。
8.根据权利要求1所述的多波长激光器，其特征在于，所述光纤的芯径为10μm，所述光纤的长度为1m。
9.根据权利要求1-8任一项所述的多波长激光器，其特征在于，所述多波长激光器还包括设置有开口的壳体；
多个所述激光组件和所述准直镜均设置在所述壳体内，所述准直镜输出的激光从所述开口射出。
10.一种激光瞄准具，其特征在于，包括如上述权利要求1-9中任一项所述的多波长激光器，还包括调整机构；
所述调整机构与所述多波长激光器连接，用于调整所述多波长激光器输出激光的高度和角度。
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