CN110535010B - 一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器 - Google Patents

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Abstract

一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，属于固体激光器技术领域，采用双层金属密封设计，对装调各个环节的部组件及原材料进行真空除气，对激光器内部光学部组件与电子学部件进行隔离，从而降低激光器因高真空及失重发生污染损伤的几率。对激光器外壳进行抗辐照加固，对静电敏感器件进行有效隔离，从而降低激光器外壳因等离子体、高能电子辐照充电进而损坏敏感器件的几率。采用抗辐照激光晶体配合结构加固技术，降低激光器因高能粒子总剂量辐照而发生元件失效的几率。采用虚共焦非稳腔及多元件一体化设计技术，使激光器尺寸高度紧凑。

Description

一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器
技术领域
本发明涉及一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，属于固体激光器技术领域。
背景技术
激光测距是一种能够实现高精度距离探测的技术。激光器测距仪的探测原理是利用激光光源向目标发射探测激光，由光电元件接收目标发射回的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。距离探测精度可以达到0.1m量级以上。
作为激光测距仪的激光源，其类型有半导体激光器、光纤激光器、固体激光器等，对于星间100km级距离探测，通常采用能够发射高峰值功率激光的固体激光器。固体激光器是采用固体材料作为增益介质，通过发射腔镜实现增益放大的激光器。固体激光器通常包括激光驱动源、激光泵浦源、激光腔镜、调Q组件及温控组件等。
固体激光器由于其本身的技术特点，其出光特性、寿命及可靠性极易受到环境影响。而在高轨外太空环境中，存在着真空、失重、等离子体、高能电子、太阳高能粒子辐照等与地面环境差异巨大的环境要素。这些因素都可能会使激光器出现异常。真空可能会产生真空放电损伤元器件，还可能会使非金属元件挥发出可凝挥发物，凝结在光学元件薄膜上引起激光元件损伤；失重会使光学腔内内部的灰尘颗粒悬浮在光路中，从而使激光器更容易出现损伤；等离子体和高能电子辐照会使激光器外表面充电，进而存在与内部静电敏感的核心元件激光二极管阵列(Laser Diode Array，LDA)电极放电，从而引发击穿损伤；而太阳高能粒子辐照可能会使激光晶体、调Q晶体发生改性，从而降低输出能量，尤其在高轨环境，辐照总剂量比较大，更容易发生上述现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，采用双层金属密封设计，对装调各个环节的部组件及原材料进行真空除气，对激光器内部光学部组件与电子学部件进行隔离，从而降低激光器因高真空及失重发生污染损伤的几率。对激光器外壳进行抗辐照加固，对静电敏感器件进行有效隔离，从而降低激光器外壳因等离子体、高能电子辐照充电进而损坏敏感器件的几率。采用抗辐照激光晶体配合结构加固技术，降低激光器因高能粒子总剂量辐照而发生元件失效的几率。采用虚共焦非稳腔及多元件一体化设计技术，使激光器尺寸高度紧凑。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，包括激光器外壳结构、置于激光器外壳结构中的泵浦模块、置于泵浦模块两侧的前腔镜和偏振组件、置于偏振组件远离泵浦模块一侧的调Q开关组件、置于调Q开关组件远离偏振组件一侧的后腔镜、置于激光器外壳结构上靠近前腔镜的输出窗口片、置于激光器外壳结构两侧的调Q开关驱动组件和主波采样组件；
所述前腔镜和所述后腔镜共同构成共焦非稳腔。
优选的，所述泵浦模块内的激光晶体采用Nd:Cr:YAG材料制成，其中激光晶体内Cr3+离子掺杂浓度为(0.08～0.12)at.％，Nd3+离子掺杂浓度为(0.8～1.2)at.％。
优选的，安装所述激光器外壳结构内的所有组件均处于密封环境中。
优选的，所述激光器外壳结构采用双层金属制成，激光器外壳结构内的密封漏率低于10-8pa·m3·s-1，所述密封环境内的空气压力不超过1.5个标准大气压。
优选的，所述激光器外壳结构的厚度为：在辐照环境下的等效铝屏蔽厚度≥6mm。
优选的，所述泵浦模块内还包括LDA，所述LDA与所述激光器外壳结构之间串联一个电阻。
优选的，所述泵浦模块还包括LDA，所述LDA包括2n个半导体激光器阵列，n为自然数，所述2n个半导体激光器阵列均分后分别放置在泵浦模块的激光晶体的两侧，呈交错排布。
优选的，所述偏振组件包括偏振片、1/4波片；所述1/4波片的光轴平行于所述泵浦模块的激光晶体的光轴，且所述1/4波片与所述泵浦模块的激光晶体同心；所述偏振片与所述泵浦模块的激光晶体的光轴呈θ角：
θ＝90-arctan(n2/n1)
其中，n1为激光在空气中折射率，n2为激光在偏振片内部的折射率。
优选的，还包括充气阀，所述充气阀密封安装在激光器外壳结构上，用于向通过其对激光器外壳结构内部进行充气。
优选的，所述紧凑型固体激光器的输出激光重复频率为(1～10)Hz，单脉冲能量为(10～200)mJ，脉冲宽度为(5～10)ns，激光发散角为(2～5)mrad。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明采用虚共焦非稳腔设计，同时结构上多元件一体化调整固体，使得激光器结构紧凑；
(2)本发明采用抗辐照晶体，同时配合结构加固技术，使得激光器的抗辐照性能提升；
(3)本发明采用对全部光学元件、原材料进行真空除气处理，对结构采用双层金属密封，并使激光器内部保持正压，从而抑制了材料的真空出气，提升了激光器在轨工作可靠性；
(4)本发明采用将调Q开关驱动组件与光学密封室隔离的方案，避免了驱动组件中的电子元件、电路板等器件表面材料析出挥发物污染光学元件的可能性，进一步提升了激光器在轨可靠性。
附图说明
图1示出了本发明的固体激光器结构剖面图；
图2示出了本发明的固体激光器结构右视图；
图3示出了本发明的固体激光器结构俯视图；
图4示出了本发明的固体激光器结构仰视图；
图5示出了本发明的固体激光器结构左视图；
图6示出了本发明的固体激光器结构后视图；
图7示出了本发明的固体激光器结构主视图；
图8示出了本发明的固体激光器结构辅视图。
附图标记：
1 激光器外壳结构；
2 输出窗口片；
3 输出镜组件；
4 泵浦模块；
5 偏振组件；
6 电光Q开关组件；
7 全反镜组件；
8 主波采样电路板；
9 充气阀；
10 温度遥测接插件；
11 LDA供电密封接插件；
12 主波采样信号输出接插件；
13 主板采样电路板的供电接插件；
14 调Q驱动电路板的供电、信号接插件；
15 压力传感器探头；
16 调Q驱动板；
17 高压密封接插件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
实施例1：
一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，包括激光器外壳结构1、置于激光器外壳结构1中的泵浦模块4、置于泵浦模块4两侧的前腔镜和偏振组件5、置于偏振组件5远离泵浦模块4一侧的调Q开关组件、置于调Q开关组件远离偏振组件5一侧的后腔镜、置于激光器外壳结构1上靠近前腔镜的输出窗口片2、置于激光器外壳结构1两侧的调Q开关驱动组件和主波采样组件、充气阀9；所述充气阀9密封安装在激光器外壳结构1上，用于向通过其对激光器外壳结构1内部进行充气。
所述激光器外壳结构1采用双层金属制成，激光器外壳结构1内的密封漏率低于10-8pa·m3·s-1，所述密封环境内的空气压力不超过1.5个标准大气压；安装所述激光器外壳结构1内的所有组件均处于密封环境中。所述激光器外壳结构1的厚度为：在辐照环境下的等效铝屏蔽厚度≥6mm。
所述前腔镜和所述后腔镜共同构成共焦非稳腔。
所述泵浦模块4包括激光晶体、LDA；激光晶体采用Nd:Cr:YAG材料制成，其中激光晶体内Cr3+离子掺杂浓度为(0.08～0.12)at.％，Nd3+离子掺杂浓度为(0.8～1.2)at.％。所述LDA包括2n个半导体激光器阵列，n为自然数，所述2n个半导体激光器阵列均分后分别放置在泵浦模块4的激光晶体的两侧，呈交错排布。所述LDA与所述激光器外壳结构1之间串联一个电阻。
所述偏振组件5包括偏振片、1/4波片；所述1/4波片的光轴平行于所述泵浦模块4的激光晶体的光轴，且所述1/4波片与所述泵浦模块4的激光晶体同心；所述偏振片与所述泵浦模块4的激光晶体的光轴呈θ角：
θ＝90-arctan(n2/n1)
其中，n1为激光在空气中折射率，n2为激光在偏振片内部的折射率。
所述紧凑型固体激光器的输出激光重复频率为(1～10)Hz，单脉冲能量为(10～200)mJ，脉冲宽度为(5～10)ns，激光发散角为(2～5)mrad。
实施例2：
一种应用于空间高轨环境激光测距的固体激光器，该激光器利用半导体激光阵列侧面泵浦棒状激光晶体，采用非稳腔实现持续放大而输出激光。利用抗辐照晶体、结构加固、双层金属密封、原材料真空除气、以及光电组件隔离的方案来避免空间在轨环境的强辐照、高真空、失重等环境要素的影响。
针对高真空以及失重对激光器的影响，本实施例的技术解决方案是：
(1)采用双层金属密封将漏率控制在低于10-8pa·m3s-1，避免在寿命期内真空放电问题。
(2)在装配前、装配中、装配后，对部组件及原材料进行不同条件的真空除气，直至在规定条件下真空室内检测到的可凝挥发物降到规定数值；
(3)对激光器内部的光学部组件以及元件，与电子学部组件及元件进行隔离；
针对等离子体、高能电子辐照的影响，本实施例的技术解决方案是：
(1)激光器外壳结构1所有位置的等效铝屏蔽厚度≥6mm，避免深层充电危险；
(2)在激光器内部静电敏感元件(LDA)与激光器外壳结构1间串联一个5MΩ的电阻，用于保证外壳与内部元件具有相同电位。
针对太阳高能粒子强辐照的影响，本发明的技术解决方案是：
(1)采用了Cr3+离子掺杂浓度为0.1at.％，Nd3+离子掺杂浓度为1.0at.％的抗辐照的Nd:Cr:YAG(钕铬共掺钇铝石榴石)晶体，提升抗辐照能力；
(2)配合结构加固技术对激光晶体、调Q开关组件等易受辐照影响器件进行抗辐照加固。
针对星上重量体积资源有限的问题，本发明的技术解决方案如下，见图1～图8：
(1)采用虚共焦非稳腔设计，使激光器在有限腔长下实现高光束质量输出；
(2)采用多元件一体化设计，如：偏振片和波片一体化设计，进一步减小了激光器尺寸与重量。
(3)将棒状激光晶体(尺寸为
Figure BDA0002201409210000071
)与LDA安装在结构件上，组装成为泵浦模块4，其中激光晶体为Nd:Cr:YAG晶体，Cr3+离子掺杂浓度为0.1at.％，Nd3+离子掺杂浓度为1.0at.％；LDA为12个6bar的808nm半导体激光器阵列，左侧的6个阵列与右侧的6个阵列交错排布；
(4)将泵浦模块4安装在激光器外壳结构1上，使激光晶体的光轴与外壳结构的基准面垂直；
(5)将输出镜固定在镜架结构件上，组装成为输出镜组件3，输出镜组件3安装在激光器外壳结构1上，使输出镜的光轴与激光晶体光轴平行，输出镜与激光晶体同心，其中输出镜尺寸为
Figure BDA0002201409210000072
是内表面为凸面，外表面为凹面的弯月凹凸透镜，内表面曲率为-1m，外表面曲率为﹢1m，内表面镀制高斯反射膜，反射膜中心透过率为70％，边缘透过率为100％，外表面镀制1064nm高透膜；
(6)将偏振片与1/4波片组装在一个结构件上，组装成为偏振组件5，其中偏振片的尺寸为23mm×14mm×3mm，1/4波片尺寸为φ20mm×3mm，1/4波片光轴平行于泵浦模块的激光晶体的光轴并与其同心，偏振片与激光晶体的光轴呈33.5°角；
(7)将电光Q开关固定在结构件上，组装成为电光Q开关组件6，并安装在激光器外壳结构1上，使其光轴与晶体光轴平行，且电光Q开关与晶体同心，其中电光Q开关采用磷酸二氘钾晶体(DKDP，分子式为KD2PO4)材料制成，通光口径为8mm，采用加压式调Q，1/4波长电压为5000V；
(8)将全反镜固定在镜架结构件上，组装成为全反镜组件7，并安装在激光器外壳结构1上，使其光轴与晶体光轴平行，且全反镜与晶体同心，其中全反镜尺寸为φ12.7mm×3mm，内表面曲率为1.5m凹面，外表面为平面的平凹透镜，内表面镀制1064nm单点高反膜；
(9)将输出窗口片2安装在激光器外壳结构1上，用螺圈压紧，使其光轴与晶体光轴平行，且窗口片与晶体同心，其中窗口片尺寸为φ12.7mm×3mm，内外表面都为平面，内外表面镀制1064nm增透膜，窗口片与激光器外壳结构密封压接；
(10)将主波采样电路板8安装在激光器外壳结构1上，用于采集激光器激光输出时刻信号；
(11)将充气阀9安装在激光器外壳结构1上，用于通过其对激光器内部进行充气，充气阀9与激光器外壳结构1之间为密封压接；
(12)将温度遥测接插件10安装在激光器外壳结构1上，用于引出激光器内部不同位置的温度信息，温度遥测接插件10与激光器外壳结构1之间为密封压接；
(13)将LDA供电密封接插件11安装在激光器外壳结构1上，用于通过其对LDA进行供电，LDA供电密封接插件11与激光器外壳结构1之间为密封压接；
(14)将主波采样信号输出接插件12安装在激光器外壳结构1上，用于引出激光器激光输出时刻电信号；
(15)将主波采样电路板8的主板采样电路板的供电接插件13安装在激光器外壳结构1上，用于通过其给主波采样电路板8供电；
(16)将调Q驱动电路板的供电、信号接插件14安装在激光器外壳结构1上，用于通过其对调Q驱动电路板供电及触发；
(17)将压力传感器探头15安装在激光器外壳结构1上，用于对激光器内部的气压进行监测，压力传感器探头15与激光器外壳结构1之间为密封压接；
(18)将调Q驱动板16安装在激光器外壳结构1上，其输出电压为5000V，通过高压密封接插件17将高压输出端连接到调Q开关6的两端电极，高压密封接插件17与激光器外壳结构1之间为密封压接；
(19)通过充气阀9对激光器内部进行充气，气体为洁净空气，压力为1.5个大气压；
(20)将激光器驱动与激光器相连，调整电子学参数，使激光器实现合适输出。其中，LDA供电参数为100A，150V，主波采样电路板8供电﹢5V，调Q驱动板16的供电电压为﹢15V，触发信号为﹢5V TTL信号。
(21)采用本发明的激光器，已经模拟在轨正常开机运行，输出激光指标重复频率1Hz，单脉冲能量130mJ，脉冲宽度7ns，激光发散角为3.5mrad，长时间运行以来指标未出现可识别的变化，经过了模拟在轨环境验证。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，其特征在于，包括激光器外壳结构(1)、置于激光器外壳结构(1)中的泵浦模块(4)、置于泵浦模块(4)两侧的前腔镜和偏振组件(5)、置于偏振组件(5)远离泵浦模块(4)一侧的调Q开关组件、置于调Q开关组件远离偏振组件(5)一侧的后腔镜、置于激光器外壳结构(1)上靠近前腔镜的输出窗口片(2)、置于激光器外壳结构(1)两侧的调Q开关驱动组件和主波采样组件；
所述前腔镜和所述后腔镜共同构成共焦非稳腔；
所述泵浦模块(4)内的激光晶体采用Nd:Cr:YAG材料制成，其中激光晶体内Cr3+离子掺杂浓度为(0.08～0.12)at.％，Nd3+离子掺杂浓度为(0.8～1.2)at.％；
安装所述激光器外壳结构(1)内的所有组件均处于密封环境中；所述激光器外壳结构(1)采用双层金属制成，激光器外壳结构(1)内的密封漏率低于10-8pa·m3·s-1，所述密封环境内的空气压力不超过1.5个标准大气压；
所述泵浦模块(4)内还包括LDA，所述LDA与所述激光器外壳结构(1)之间串联一个电阻。
2.根据权利要求1所述的一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，其特征在于，所述激光器外壳结构(1)的厚度为：在辐照环境下的等效铝屏蔽厚度≥6mm。
3.根据权利要求1所述的一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，其特征在于，所述泵浦模块(4)还包括LDA，所述LDA包括2n个半导体激光器阵列，n为自然数，所述2n个半导体激光器阵列均分后分别放置在泵浦模块(4)的激光晶体的两侧，呈交错排布。
4.根据权利要求1所述的一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，其特征在于，所述偏振组件(5)包括偏振片、1/4波片；所述1/4波片的光轴平行于所述泵浦模块(4)的激光晶体的光轴，且所述1/4波片与所述泵浦模块(4)的激光晶体同心；所述偏振片与所述泵浦模块(4)的激光晶体的光轴呈θ角：
θ＝90-arctan(n2/n1)
其中，n1为激光在空气中折射率，n2为激光在偏振片内部的折射率。
5.根据权利要求1所述的一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，其特征在于，还包括充气阀(9)，所述充气阀(9)密封安装在激光器外壳结构(1)上，用于向通过其对激光器外壳结构(1)内部进行充气。
6.根据权利要求1所述的一种应用于空间高轨环境激光测距的紧凑型固体激光器，其特征在于，所述紧凑型固体激光器的输出激光重复频率为(1～10)Hz，单脉冲能量为(10～200)mJ，脉冲宽度为(5～10)ns，激光发散角为(2～5)mrad。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110911954B (zh) * 2019-12-09 2020-09-22 湖北华中光电科技有限公司 一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器
CN112490826B (zh) * 2020-11-06 2022-02-18 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种激光测距仪用铒玻璃激光器
CN112636134A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 北京遥测技术研究所 一种空间激光器结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1754290A (zh) * 2003-05-02 2006-03-29 光波电子公司 抵抗内部红外引发的损伤的激光器
CN108004595A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 北京雷生强式科技有限责任公司 掺杂钇铝石榴石激光晶体、键合晶体及生长方法和装置
CN108369976A (zh) * 2016-03-29 2018-08-03 富士施乐株式会社 发光部件、打印头和图像形成设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4310808A (en) * 1976-12-20 1982-01-12 Quanta-Ray, Inc. High power laser employing an unstable resonator
US6671303B1 (en) * 2002-06-10 2003-12-30 Coherent, Inc. Closed-loop purging system for laser
CN101841125A (zh) * 2010-03-16 2010-09-22 长春理工大学 一种抗辐射半导体激光器
US20170059711A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-02 U.S.A. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Nd:yag oscillator-based three wavelength laser system
CN110098457B (zh) * 2019-06-12 2022-01-21 西南应用磁学研究所 一种抗辐照加固的宇航飞行器舱外正交电桥

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1754290A (zh) * 2003-05-02 2006-03-29 光波电子公司 抵抗内部红外引发的损伤的激光器
CN108369976A (zh) * 2016-03-29 2018-08-03 富士施乐株式会社 发光部件、打印头和图像形成设备
CN108004595A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 北京雷生强式科技有限责任公司 掺杂钇铝石榴石激光晶体、键合晶体及生长方法和装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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机载调Q Nd:YAG激光器技术研究;闫雪静;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20190415(第4（2019）期);全文 *

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