CN110048301A - 基于激光原理的行波放大器及其应用 - Google Patents

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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract

本发明公开了一种基于激光原理的行波放大器及其应用，属于光放大器领域，其结构包括至少一组增强光路，每组增强光路由相互串联的至少两级固体激光工作物质组成，且固体激光工作物质的两端均不设置反射镜，低照度入射光经相互串联的固体激光工作物质放大，得到可利用的高照度出射光。与现有技术相比，本发明的基于激光原理的行波放大器结构简单、可实现微弱自然光放大应用，广泛应用于相机成像、红外探测等领域之中，具有很好的推广应用价值。

Description

基于激光原理的行波放大器及其应用
技术领域
本发明涉及光放大器领域，具体提供一种基于激光原理的行波放大器及其应用。
背景技术
行波放大器可使光作单程放大，而现有固体激光器就是利用上述原理实现的。如附图1所示，发生粒子数反转的工作物质1在产生受激辐射时，产生的光与入射光(信号光)相同，光经过反射镜2(半反射半透射镜3)的反射，在激光工作物质中不断被放大加强，最后半反射半透射镜3中出射，即激光，如图1所示(激励源未画出)。
而对于微弱的自然光、红外线等，如何更好的实现放大，并应用于生产生活中，是本领域技术人员始终探索技术问题。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、可实现微弱自然光放大应用的基于激光原理的行波放大器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于激光原理的行波放大器，其特点是包括至少一组增强光路，每组增强光路由相互串联的至少两级固体激光工作物质组成，且固体激光工作物质的两端均不设置反射镜，低照度入射光经相互串联的固体激光工作物质放大，得到可利用的高照度出射光。
作为优选，本发明的行波放大器还包括壳体，壳体上开有弱光入射口及强光出射口，增强光路设置在弱光入射口和强光出射口之间。
作为优选，壳体内可设置一组增强光路，所述增强光路由至少两级红光固体激光工作物质串联而成，如三级、四级或者更多级红光固体激光工作物质串联而成。入射光优选为红外光。
任何物体都可发射红外光，微弱的红外光经上述行波放大器放大，可实现高效率的红外探测，应用于军事、科研等领域。
所述红光固体激光工作物质可采用现有常规红光固体激光工作物质，如红宝石等。
作为优选，壳体内设置有一组增强光路，所述增强光路可以由至少两级绿光固体激光工作物质串联而成。如三级、四级或者更多级绿光固体激光工作物质串联而成。入射光优选为绿光。
所述绿光固体激光工作物质可采用现有常规绿光固体激光工作物质，如Nd:YVO4晶体等。
作为优选，壳体内设置有一组增强光路，所述增强光路可以由至少两级蓝光固体激光工作物质串联而成。如三级、四级或者更多级蓝光固体激光工作物质串联而成。入射光优选为蓝光。
所述蓝光固体激光工作物质可采用现有常规蓝光固体激光工作物质，如Nd:YAP晶体等。
作为优选，壳体内还可以设置有三组增强光路，三组增强光路相互平行，其中一组增强光路由至少两级红光固体激光工作物质串联而成；第二组增强光路由至少两级绿光固体激光工作物质串联而成；第三组增强光路由至少两级蓝光固体激光工作物质串联而成。另外，还可以在壳体强光出射口处设置有凸透镜，入射光为低照度自然光，低照度自然光中的红光、绿光、蓝光分别经三组增强光路加强，然后再由凸透镜汇聚成高照度白光。
微弱的自然光经上述行波放大器放大，能够得到高照度白光，可应用于相机(照相机、摄像机)生产领域，得到高转换效率，且不会失真的相机，代替现有CCD照相机等。
本发明的行波放大器还可以应用于制造各种辅助可视装置，用于辅助人们在大雾等光线不良环境下看清周围环境。
本发明的基于激光原理的行波放大器和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
(一)将固体激光工作物质应用于自然弱光放大，结构简单、效率高；
(二)应用于相机生产时，能量转换效率高，信号不易失真，完全可代替现有CCD照相机；
(三)可应用于各种辅助可视装置的生产，如红外探测器等，应用范围广泛。
附图说明
附图1是现有技术激光器原理图；
附图2是本发明基于激光原理的行波放大器的原理图；
附图3是实施例基于激光原理的行波放大器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
如附图2所示，本发明的行波放大器利用固体激光工作物质1对光进行单程放大，为了得到足够光强的放大光线，可以利用两个固体激光工作物质串联或三个串联，且固体激光工作物质的两端均不设置反射镜。
激光工作物质1处于激励源中(激励源未画出)。光从第一个激光工作物质1出射时会在其右端面发生反射，进而在第一块工作物质1中形成光振荡，但这种振荡远比两端有反射时形成的振荡小，可以通过控制工作时间，及时切断电源等方式控制输出光强，使输出光强达到相机曝光、红外探测器识别需要的强度即可。
激励源、电源、控制开关等部件的选择及配置与现有激光器相关部分相同。
【实施例】
如附图3所示，一种自然光(白光)的行波放大器，包括壳体4、红光固体激光工作物质(红宝石)11、绿光固体激光工作物质(Nd:YVO4晶体)12、蓝光固体激光工作物质(Nd:YAP晶体)13及凸透镜5构成。
三级红光固体激光工作物质(红宝石)11串联为第一组增强光路；三级绿光固体激光工作物质12串联为第二组增强光路；三级蓝光固体激光工作物质13串联成第三组增强光路。
三组增强光路相互平行的装配在壳体4的弱光入射口41和强光出射口42之间。在强光出射口42处装置有凸透镜5。
弱光入射口41处入射的低照度自然光中的红光、绿光、蓝光分别经三组增强光路加强，然后再由凸透镜5汇聚成高照度白光。
由凸透镜5汇聚得到的白光引入相机成像系统，即可得到更佳地成像效果，避免失真。
【实验例】
以实施例涉及的三组增强光路进行以下放大实验：
一、放大红光：
工作物质是红宝石，可放大光的波长λ＝694.3nm的红光，光效率近似为0.6。测试结果如下：
二、放大绿光：
工作物质是Nd：YVO4晶体，可放大波长λ＝532nm的绿光。测试结果如下：
三、放大蓝光
工作物质是Nd：YAP晶体，可放大波长λ＝447nm蓝光。测试结果如下：
一般情况下，人眼可以对照度40勒克斯左右的光有视感，即本发明行波放大器完全可实现对自然弱光的放大，具有良好的推广应用价值。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于激光原理的行波放大器，其特征在于：包括至少一组增强光路，每组增强光路由相互串联的至少两级固体激光工作物质组成，且固体激光工作物质的两端均不设置反射镜，低照度入射光经相互串联的固体激光工作物质放大，得到可利用的高照度出射光。
2.根据权利要求1所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于还包括壳体，壳体上开有弱光入射口及强光出射口，增强光路设置在弱光入射口和强光出射口之间。
3.根据权利要求2所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于壳体内设置有一组增强光路，所述增强光路由至少两级红光固体激光工作物质串联而成。
4.根据权利要求3所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于入射光为红外光。
5.根据权利要求2所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于壳体内设置有一组增强光路，所述增强光路由至少两级绿光固体激光工作物质串联而成。
6.根据权利要求2所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于壳体内设置有一组增强光路，所述增强光路由至少两级蓝光固体激光工作物质串联而成。
7.根据权利要求2所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于壳体内设置有三组增强光路，三组增强光路相互平行，其中一组增强光路由至少两级红光固体激光工作物质串联而成；第二组增强光路由至少两级绿光固体激光工作物质串联而成；第三组增强光路由至少两级蓝光固体激光工作物质串联而成。
8.根据权利要求7所述的基于激光原理的行波放大器，其特征在于壳体强光出射口处设置有凸透镜，入射光为低照度自然光，低照度自然光中的红光、绿光、蓝光分别经三组增强光路加强，然后再由凸透镜汇聚成高照度白光。
9.权利要求3或4所述行波放大器在红外探测领域的应用。
10.权利要求7或8所述行波放大器在相机生产领域的应用。
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