CN109286118A - 小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器 - Google Patents

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高恒
余臣
彭绪金
刘亚萍
杨闯
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Abstract

本发明公开了一种小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其包括：输出镜、全反镜、靠近全反镜布置的RTP电光主动调Q组件、靠近输出镜布置的第一二极管泵浦模块和位于RTP电光主动调Q组件与第一二极管泵浦模块之间的第二二极管泵浦模块，第一二极管泵浦模块和第二二极管泵浦模块交错对称布置。本发明激光器的工作效率达到最佳状态，组成为一个能够在‑40℃～+65℃的全温度范围内，输出激光能量85mJ、脉冲宽度3.5ns(对应的峰值功率24MW)、重频20hz、束散2.5mrad的高效率泵浦的小型风冷Nd:YAG固体激光器。

Description

小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器
技术领域
本发明属于固体激光器技术领域，涉及一种小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器。
背景技术
一般小型二极管泵浦、电光调Q的Nd:YAG固体激光器，其激光输出峰值功率几十MW，其脉宽都是8ns～15ns，这样的固体激光器用于激光测距一般的测距精度都是±1米～±5米，对于厘米量级或更高精度要求的精确激光测距，则激光要求的脉宽就要进一步减小到2～3ns；同时对于现在正在飞速发展的激光成像技术，也要求一种窄脉宽2～3ns、输出激光峰值功率几十MW的高重频固体激光器。
为了解决上述问题，一般都是采用尽可能短的激光器谐振腔的长度，但激光器的谐振腔内要放置激光晶体、调Q晶体组件、光楔等基本光学元件，谐振腔的长度缩短是有一定的限度的，仅通过该方式减小输出激光的脉冲宽度有限，一般都是4～6ns。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对上述现有的重频(如20Hz)、高峰值功率(几十MW)的Nd:YAG固体激光器，脉宽较宽(8ns～15ns)、体积重量较大等不足之处，提出在一套较小的激光器的体积内，实现激光输出窄脉宽3.5ns、24MW高峰值功率的20hz重频小型Nd:YAG固体器。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其包括：输出镜1、全反镜6、靠近全反镜6布置的RTP电光主动调Q组件5、靠近输出镜1布置的第一二极管泵浦模块2和位于RTP电光主动调Q组件5与第一二极管泵浦模块2之间的第二二极管泵浦模块3，第一二极管泵浦模块2和第二二极管泵浦模块3交错对称布置。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，整体在较小的体积重量下，实现了输出激光脉宽3.5ns、峰值功率24MW、重频20hz的激光输出特性。本发明采用尽可能短的谐振腔长度，以及特种RTP电光主动调Q组件技术以获得窄的激光脉宽3.5ns，同时增加调Q晶体的封锁(关门)脉冲电压坪区和损伤阈值；采用两套二极管交错对称泵浦模块，两套二极管泵浦模块中的Nd:YAG激光晶体分别铟焊在钨铜合金热沉上，该激光晶体的直径4mm，调整二极管泵浦模块的泵浦电流，使的该激光器的工作效率达到最佳状态，组成为一个能够在-40℃～+65℃的全温度范围内，输出激光能量85mJ、脉冲宽度3.5ns(对应的峰值功率24MW)、重频20hz、束散2.5mrad的高效率泵浦的小型风冷Nd:YAG固体激光器。
附图说明
图1是本发明二极管泵浦窄脉宽3.5ns高峰值功率24MW重频20hz的固体激光器的光路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参阅图1，本发明小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器包括输出镜1、全反镜6、靠近全反镜6布置的RTP电光主动调Q组件5、靠近输出镜1布置的第一二极管泵浦模块2和位于RTP电光主动调Q组件5与第一二极管泵浦模块2之间的第二二极管泵浦模块3，第一二极管泵浦模块2和第二二极管泵浦模块3交错对称布置。
其中，RTP电光主动调Q组件5包括RTP调Q晶体和位于其两侧的第一偏振片和第二偏振片，第一偏振片和第二偏振片的偏振方向垂直。
第一二极管泵浦模块2和第二二极管泵浦模块3均采Nd:YAG激光晶体，Nd:YAG激光晶体铟焊在钨铜合金热沉4上，Nd:YAG激光晶体正对二极管；Nd:YAG激光晶体的直径4mm。
根据本发明，采用尽可能短的谐振腔长度，即激光器的输出镜1到全反镜6之间的距离尽可能短，以及采用特种RTP电光主动调Q组件5以获得窄的激光脉宽3.5ns，同时增加调Q晶体的封锁(关门)脉冲电压坪区和损伤阈值；采用两套交错对称的二极管泵浦模块，两套二极管泵浦模块中的Nd:YAG激光晶体分别铟焊在钨铜合金热沉4上，以利于有效激光晶体的散热，该激光晶体的直径4mm，调整二极管泵浦模块的泵浦电流，使得该激光器的工作效率达到最佳状态，组成为一个能够在-40℃～+65℃的全温度范围内，输出激光能量85mJ、脉冲宽度3.5ns(对应的峰值功率24MW)、重频20hz、束散2.5mrad的高效率泵浦的小型风冷Nd:YAG固体激光器。
由上述技术方案可以看出，激光器输出激光的脉宽除了取决于激光谐振腔的长度外，还与激光器的调Q晶体特性有关，本发明采用特种RTP电光调Q组件技术，实现了输出激光窄脉宽3.5ns、同时输出激光能量85mJ(对应的峰值功率24MW)、重频20hz、激光束散2.5mrad，且能够在-40℃～+65℃的全温度范围内可靠工作的小型风冷固体激光器，该激光器体积小，含风机后的外形尺寸为长120mm×宽52mm×高50mm，重量轻、仅630g。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，包括：输出镜(1)、全反镜(6)、靠近全反镜(6)布置的RTP电光主动调Q组件(5)、靠近输出镜(1)布置的第一二极管泵浦模块(2)和位于RTP电光主动调Q组件(5)与第一二极管泵浦模块(2)之间的第二二极管泵浦模块(3)，第一二极管泵浦模块(2)和第二二极管泵浦模块(3)交错对称布置。
2.如权利要求1所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，所述RTP电光主动调Q组件(5)包括RTP调Q晶体和位于其两侧的第一偏振片和第二偏振片，第一偏振片和第二偏振片的偏振方向垂直。
3.如权利要求2所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，所述第一二极管泵浦模块(2)和第二二极管泵浦模块(3)均采Nd:YAG激光晶体。
4.如权利要求3所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，所述Nd:YAG激光晶体铟焊在钨铜合金热沉(4)上，Nd:YAG激光晶体正对二极管。
5.如权利要求4所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，所述Nd:YAG激光晶体的直径4mm。
6.如权利要求5所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，还包括风机。
7.如权利要求6所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，所述激光器的外形尺寸为长120mm×宽52mm×高50mm。
8.如权利要求7所述的小型窄脉宽高峰值功率重频固体激光器，其特征在于，所述激光器的重量为630g。
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