CN112563871A - 一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器及其安装方法 - Google Patents

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李旭东
闫仁鹏
陈德应
樊荣伟
董志伟
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Abstract

一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器及其安装方法，属于激光器技术领域。通过连接棒固定的具有通孔的腔板设在L型板上，平凹镜、凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片、普克尔盒及平面镜沿光路传播方向设置；平凹镜及平面镜安在通孔内，凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片及普克尔盒设在L型板上；平凹镜的曲率半径、凸透镜的焦距以及平凹镜和凸透镜之间的距离相等。本发明提升了激光器对谐振腔失谐的不灵敏度，还可实现谐振腔的精密调节，保障了激光器的高稳定性，保证了激光器输出最佳化，提升了激光器的抗干扰能力。

Description

一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器及其安装方法，属于激光器技术领域。
背景技术
在激光器的实际应用中，机械的扰动、环境温度的变化等因素会使谐振腔内的各元件受到扰动，从而导致激光器偏离最佳状态，使得激光器的输出功率、输出光束方向产生变化，严重时甚至会导致激光器无法工作。继而限制了激光器在复杂环境(例如机载或星载)下的应用。因此，在设计此类用途的激光器时必须综合考虑激光器的抗干扰设计和高稳定性的谐振腔结构设计。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器及其安装方法。
实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，包括平凹镜、凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片、普克尔盒、平面镜、L型板、两个腔板以及多个连接棒；所述两个腔板并列固定设置在L型板上，并两个腔板之间固定有多个阵列的连接棒，且两个腔板分别贯穿各自的厚度方向对应设有通孔，所述平凹镜、凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片、普克尔盒以及平面镜沿光路传播方向依次设置；平凹镜以及平面镜安装在对应的腔板的通孔内，所述凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片以及普克尔盒固定在L型板上；所述平凹镜的曲率半径、凸透镜的焦距以及平凹镜和凸透镜之间的距离相等。
一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器的安装方法，包括如下步骤：
S1：将两个腔板通过多个连接棒连接固定；
S2：分别将两块腔板与L型板紧固连接；
S3：将平凹镜以及平面镜依次分别放置在对应的辅助工装上；
S4：在平凹镜以及平面镜之间按光路顺序依次调整并固定好凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片以及普克尔盒；
S5：通过辅助工装将平凹镜以及平面镜分别深入对应的腔板的通孔中；
S6：分别调整两个辅助工装使激光器获得最佳输出；
S7：将平凹镜以及平面镜分别与对应的腔板固定；
S8：撤掉辅助工装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明平凹镜和凸透镜的组合设计提升了激光器对谐振腔失谐的不灵敏度；笼状的谐振腔结构及调节办法，在提升谐振腔稳定性的同时，还可实现谐振腔的精密调节，通过两重手段保障了激光器的高稳定性，保证了激光器输出最佳化。
2、本发明平凹镜的曲率半径以及凸透镜的焦距均与平凹镜和凸透镜之间的距离相等，提升了激光器的抗干扰能力。
附图说明
图1是平凹镜、凸透镜、LD侧泵模块、偏振立方体、四分之一波片、普克尔盒以及平面镜的连接关系示意图；
图2是谐振腔与L型板的连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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。
一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，包括平凹镜1、凸透镜2、LD侧泵模块3、偏振立方体4、四分之一波片5、普克尔盒6、平面镜7、L型板8、两个腔板10以及多个(四个)连接棒9；所述两个腔板10并列固定设置在L型板8上，并两个腔板10之间固定有多个(四个)阵列的连接棒9，且两个腔板10分别贯穿各自的厚度方向对应设有同轴设置的通孔，连接棒9与腔板10之间通过螺丝夹固的方式连接，腔板10与L型板8通过螺丝正交紧固的方式连接，即腔板10的两个垂直侧面分别与L型板8的侧板和底板用螺丝紧固连接；所述平凹镜1、凸透镜2、LD侧泵模块3、偏振立方体4、四分之一波片5、普克尔盒6以及平面镜7沿光路传播方向依次设置；平凹镜1以及平面镜7安装在对应的腔板10的通孔内，平凹镜1和平面镜7装配在两个腔板10以及多个四个连接棒9构成的水平设置的笼状结构中，构成激光器的谐振腔；所述凸透镜2、LD侧泵模块3、偏振立方体4、四分之一波片5以及普克尔盒6固定在L型板8上，凸透镜2、LD侧泵模块3、偏振立方体4、四分之一波片5以及普克尔盒6放置在安装架上，所述安装架通过螺丝固定在L型板8的底板上，此种固定方式属于现有技术中常规手段，故此处不再累述；所述平凹镜1的曲率半径、凸透镜2的焦距以及平凹镜7和凸透镜2之间的距离相等，即：平凹镜1的曲率半径＝凸透镜2的焦距＝平凹镜7与凸透镜2之间的距离。
所述平凹镜1的凹面以及平凹镜7的一个平面均镀有高反射膜。
所述高反射膜对1064nm光的反射率大于99.8％。
所述凸透镜2的双端面均镀有增透膜。
所述增透膜对1064nm光的透过率大于99.9％。
所述偏振立方体4对1064nm光的消光比(Tp:Ts)高于1000:1。
所述LD侧泵模块3的LD发射波长为885nm±1nm。
所述LD侧泵模块3中装有Nd:YAG晶体，在885nm泵浦光作用下所述Nd:YAG晶体横截面上的增益分布形式呈平顶状或环形状。
所述L型板8、两个腔板10以及多个(四个)连接棒9均采用硬度较高、热膨胀系数小的金属材料，例如铟钢等。
所述两个腔板10的通孔的直径均大于平凹镜1以及平面镜7的直径，约大1mm。
一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器的安装方法，包括如下步骤：
S1：将两个腔板10通过多个(四个)连接棒9连接固定，形成一个笼式结构；
S2：分别将两块腔板10的侧面和底面与L型板8的侧面和底面用螺丝紧固连接；
S3：将平凹镜1以及平面镜7依次分别放置在对应的辅助工装上，所述辅助工装具有俯仰和偏转的二维调整能力即可；
S4：在平凹镜1以及平面镜7之间即谐振腔内按光路顺序依次调整并固定好凸透镜2、LD侧泵模块3、偏振立方体4、四分之一波片5以及普克尔盒6；
S5：通过辅助工装将平凹镜1以及平面镜7分别深入对应的腔板10的通孔中，其中平凹镜1放置在靠近凸透镜2的一侧，平面镜7放置在靠近普克尔盒6的一侧；
S6：分别调整两个辅助工装的俯仰和偏转，使激光器获得最佳输出；本发明采用偏振分束体作为激光器输出激光元件，其对1064nm的消光比(Tp:Ts)要高于1000:1；
S7：将平凹镜1以及平面镜7分别与对应的腔板10固定；
用紫外胶涂抹平凹镜1以及平面镜7与腔板10之间的空隙，用紫外灯照射约15s待紫外胶固化；
S8：撤掉辅助工装。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：包括平凹镜(1)、凸透镜(2)、LD侧泵模块(3)、偏振立方体(4)、四分之一波片(5)、普克尔盒(6)、平面镜(7)、L型板(8)、两个腔板(10)以及多个连接棒(9)；所述两个腔板(10)并列固定设置在L型板(8)上，并两个腔板(10)之间固定有多个阵列的连接棒(9)，且两个腔板(10)分别贯穿各自的厚度方向对应设有通孔，所述平凹镜(1)、凸透镜(2)、LD侧泵模块(3)、偏振立方体(4)、四分之一波片(5)、普克尔盒(6)以及平面镜(7)沿光路传播方向依次设置；平凹镜(1)以及平面镜(7)安装在对应的腔板(10)的通孔内，所述凸透镜(2)、LD侧泵模块(3)、偏振立方体(4)、四分之一波片(5)以及普克尔盒(6)固定在L型板(8)上，所述平凹镜(1)的曲率半径、凸透镜(2)的焦距以及平凹镜(7)和凸透镜(2)之间的距离相等。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述平凹镜(1)的凹面以及平面镜(7)的一个平面均镀有高反射膜。
3.根据权利要求2所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述高反射膜对1064nm光的反射率大于99.8％。
4.根据权利要求1或3所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述凸透镜(2)的双端面均镀有增透膜。
5.根据权利要求4所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述增透膜对1064nm光的透过率大于99.9％。
6.根据权利要求1或5所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述偏振立方体(4)对1064nm光的消光比高于1000:1。
7.根据权利要求1或5所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述LD侧泵模块(3)的LD发射波长为885nm±1nm。
8.根据权利要求7所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述LD侧泵模块(3)中装有Nd:YAG晶体。
9.根据权利要求8所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：在885nm泵浦光作用下所述Nd:YAG晶体横截面上的增益分布形式呈平顶状或环形状。
10.根据权利要求1或9所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述L型板(8)、两个腔板(10)以及多个连接棒(9)均采用金属材料。
11.根据权利要求1或9所述的一种抗干扰且稳定性高的腔倒空激光器，其特征在于：所述两个腔板(10)的通孔的直径均大于平凹镜(1)以及平面镜(7)的直径。
12.一种根据权利要求1-11中任一权利要求所述的腔倒空激光器的安装方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：将两个腔板(10)通过多个连接棒(9)连接固定；
S2：分别将两块腔板(10)与L型板(8)紧固连接；
S3：将平凹镜(1)以及平面镜(7)依次分别放置在对应的辅助工装上；
S4：在平凹镜(1)以及平面镜(7)之间按光路顺序依次调整并固定好凸透镜(2)、LD侧泵模块(3)、偏振立方体(4)、四分之一波片(5)以及普克尔盒(6)；
S5：通过辅助工装将平凹镜(1)以及平面镜(7)分别深入对应的腔板(10)的通孔中；
S6：分别调整两个辅助工装使激光器获得最佳输出；
S7：将平凹镜(1)以及平面镜(7)分别与对应的腔板(10)固定；
S8：撤掉辅助工装。
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