CN117767097A - 一种双波长自由切换固体激光器及切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双波长自由切换固体激光器及切换方法，涉及激光器技术领域；而本发明包括偏振切换器件、第一偏振器件、第二偏振器件、第三偏振器件、全反镜、倍频晶体、输出镜及第四偏振器件，偏振切换器件上的电压实现1064nm激光的偏振态转换，激光为竖偏光，竖偏光通过第一偏振器件及第二偏振器件后实现1064nm激光输出，偏振切换器件上加载半波电压后1064nm激光偏振旋转90°，竖偏光变换为横偏光；本发明中，通过在理论分析基础上进行试验，基于成熟的半导体泵浦Nd:YAG和KTP‑OPO光参量振荡技术，研制偏振耦合环形腔，以满足恶劣环境的要求，实现了1.064μm/1.57μm双波长在同一通道中自由切换，稳定输出。
Description
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，具体为一种双波长自由切换固体激光器及切换方法。
背景技术
由于激光聚焦的特性，会在很短的时间内对眼睛造成很大的伤害，因此研究对于人眼安全的激光成为一个很重要的课题；
同一介质对于不同波段光源的吸收率并不相同，所造成的伤害也不一样，对于眼球照射的曝光量大于某个临界值，不论哪个波段的光源，都将对眼球造成伤害；
辐射波长在400nm以上到700nm的可见光波，会穿透眼睛的视网膜、水晶体和玻璃体，主要对眼睛的视网膜造成伤害，近红外波段(780—1400nm)也会造成白内障、视网膜损伤，但辐射波长在400nm以下以及1400nm以上的激光，几乎都被晶体吸收了，所以一般不会造成眼球内部的伤害；
双波长自由切换固体激光器是指根据不同的任务需求随意切换两种波长输出的激光器，双波长的自由切换既能满足实际需要又能最大限度的保护使用着的人身安全；
然而，在双波长切换输出方面，主要采用机械伺服传动机构在光路中插入不同膜系的镜片或非线性晶体的途径，实现双波长同轴输出，此种方式稳定性欠佳；
针对上述问题，发明人提出一种双波长自由切换固体激光器及切换方法用于解决上述问题。
发明内容
为了解决机械伺服传动机构在光路中插入不同膜系的镜片或非线性晶体的途径来实现双波长同轴输出的稳定性差的问题；本发明的目的在于提供一种双波长自由切换固体激光器及切换方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种双波长自由切换固体激光器，包括偏振切换器件、第一偏振器件、第二偏振器件、第三偏振器件、全反镜、倍频晶体、输出镜及第四偏振器件，所述偏振切换器件上的电压实现1064nm激光的偏振态转换，所述激光为竖偏光，所述竖偏光通过第一偏振器件及第二偏振器件后实现1064nm激光输出，所述偏振切换器件上加载半波电压后1064nm激光偏振旋转90°，所述竖偏光变换为横偏光，所述横偏光在第一偏振器件及第三偏振器件处实现反射后进入第三偏振器件、全反镜、倍频晶体、输出镜及第四偏振器件的内光路，所述横偏光经全反镜、倍频晶体及输出镜的OPO腔后由第四偏振器件及第二偏振器件实现1570nm激光输出。
优选地，所述偏振切换器件、第一偏振器件、第二偏振器件、第三偏振器件、全反镜、倍频晶体、输出镜及第四偏振器件实现了1.064μm/1.57μm双波长在同一通道中自由切换，稳定输出。
优选地，所述偏振切换器件为LN晶体、KTP晶体、KD*P晶体、RTP晶体、LBO晶体或BBO晶体中的任意一种。
优选地，所述全反镜的反射腔镜的材料为K9玻璃晶体。
优选地，所述1064激光输出和1570激光输出为同轴输出互不干涉、无需调试。
优选地，所述倍频晶体为KTP晶体。
优选地，所述光路转折和输出的器件为PBS和BS。
一种双波长自由切换固体激光器的切换方法，包括以下步骤：
S1、通过控制加载在偏振切换器件上的电压实现1064nm激光的偏振态转换；
S2、当无电压加载时，1064nm激光为竖偏光，直接通过第一偏振器件、第二偏振器件后实现1064nm激光输出；
S3、当在偏振切换器件上加载半波电压后，1064nm激光偏振旋转90°，由竖偏光变换为横偏光，在第一偏振器件及第三偏振器件处实现反射后进入第三偏振器件、全反镜、倍频晶体、输出镜及第四偏振器件的内光路，横偏光经全反镜、倍频晶体及输出镜的OPO腔后由第四偏振器件及第二偏振器件实现1570nm激光输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明中，通过在理论分析基础上进行试验，基于成熟的半导体泵浦Nd:YAG和KTP-OPO光参量振荡技术，研制偏振耦合环形腔，以满足恶劣环境的要求，实现了1.064μm/1.57μm双波长在同一通道中自由切换，稳定输出；
2、本发明中，偏振耦合的输出方式还具有输出耦合率可调，腔内功率密度低等优势，特别适合大能量激光输出，结构小紧凑，机械稳定性好，对腔镜失谐不敏感，能适应振动及冲击温度剧变等恶劣使用环境，棱镜设计和激光晶体设计也充分考虑了均匀化，有利于提高光束质量，输出耦合率可控，腔内功率密度低，避免光学损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明中全固态激光器波长自由切换示意图。
图2为本发明中1064μm激光输出示意图。
图3为本发明中1570μm激光输出示意图。
图中：1、偏振切换器件；2、第一偏振器件；3、第二偏振器件；4、第三偏振器件；5、全反镜；6、倍频晶体；7、输出镜；8、第四偏振器件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例：如图1-3所示，本发明提供了一种双波长自由切换固体激光器，包括偏振切换器件1、第一偏振器件2、第二偏振器件3、第三偏振器件4、全反镜5、倍频晶体6、输出镜7及第四偏振器件8，偏振切换器件1上的电压实现1064nm激光的偏振态转换，激光为竖偏光，竖偏光通过第一偏振器件2及第二偏振器件3后实现1064nm激光输出，偏振切换器件1上加载半波电压后1064nm激光偏振旋转90°，竖偏光变换为横偏光，横偏光在第一偏振器件2及第三偏振器件4处实现反射后进入第三偏振器件4、全反镜5、倍频晶体6、输出镜7及第四偏振器件8的内光路，横偏光经全反镜5、倍频晶体6及输出镜7的OPO腔后由第四偏振器件8及第二偏振器件3实现1570nm激光输出。
偏振切换器件1、第一偏振器件2、第二偏振器件3、第三偏振器件4、全反镜5、倍频晶体6、输出镜7及第四偏振器件8实现了1.064μm/1.57μm双波长在同一通道中自由切换，稳定输出。
偏振切换器件1为LN晶体、KTP晶体、KD*P晶体、RTP晶体、LBO晶体或BBO晶体中的任意一种。
全反镜5的反射腔镜的材料为K9玻璃晶体。
1064激光输出和1570激光输出为同轴输出互不干涉、无需调试。
倍频晶体6为KTP晶体。
光路转折和输出的器件为PBS和BS。
一种双波长自由切换固体激光器的切换方法，包括以下步骤：
S1、通过控制加载在偏振切换器件1上的电压实现1064nm激光的偏振态转换，参考附图1；
S2、当无电压加载时，1064nm激光为竖偏光，直接通过第一偏振器件2、第二偏振器件3后实现1064nm激光输出，参考附图2；
S3、当在偏振切换器件1上加载半波电压后，1064nm激光偏振旋转90°，由竖偏光变换为横偏光，在第一偏振器件2及第三偏振器件4处实现反射后进入第三偏振器件4、全反镜5、倍频晶体6、输出镜7及第四偏振器件8的内光路，横偏光经全反镜5、倍频晶体6及输出镜7的OPO腔后由第四偏振器件8及第二偏振器件3实现1570nm激光输出，参考附图3。
工作原理：当波长切换开关关闭，即波长切换开关不加压时，由于1.064μm基频光偏振方向平行于纸面，因此可以直接通过PBS和BS输出；
当波长切换开关打开，即波长切换开关加压时，入射的1.064μm基频光偏振方向旋转90度，光路朝下偏转，从而在PBS的作用下入射到OPO腔中，输出的人眼安全1570信号光经PBS和BS反射输出。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种双波长自由切换固体激光器，包括偏振切换器件(1)、第一偏振器件(2)、第二偏振器件(3)、第三偏振器件(4)、全反镜(5)、倍频晶体(6)、输出镜(7)及第四偏振器件(8)，其特征在于：所述偏振切换器件(1)上的电压实现1064nm激光的偏振态转换，所述激光为竖偏光，所述竖偏光通过第一偏振器件(2)及第二偏振器件(3)后实现1064nm激光输出，所述偏振切换器件(1)上加载半波电压后1064nm激光偏振旋转90°，所述竖偏光变换为横偏光，所述横偏光在第一偏振器件(2)及第三偏振器件(4)处实现反射后进入第三偏振器件(4)、全反镜(5)、倍频晶体(6)、输出镜(7)及第四偏振器件(8)的内光路，所述横偏光经全反镜(5)、倍频晶体(6)及输出镜(7)的OPO腔后由第四偏振器件(8)及第二偏振器件(3)实现1570nm激光输出。
2.如权利要求1所述的一种双波长自由切换固体激光器，其特征在于，所述偏振切换器件(1)、第一偏振器件(2)、第二偏振器件(3)、第三偏振器件(4)、全反镜(5)、倍频晶体(6)、输出镜(7)及第四偏振器件(8)实现了1.064μm/1.57μm双波长在同一通道中自由切换，稳定输出。
3.如权利要求1所述的一种双波长自由切换固体激光器，其特征在于，所述偏振切换器件(1)为LN晶体、KTP晶体、KD*P晶体、RTP晶体、LBO晶体或BBO晶体中的任意一种。
4.如权利要求1所述的一种双波长自由切换固体激光器，其特征在于，所述全反镜(5)的反射腔镜的材料为K9玻璃晶体。
5.如权利要求1所述的一种双波长自由切换固体激光器，其特征在于，所述1064激光输出和1570激光输出为同轴输出互不干涉、无需调试。
6.如权利要求1所述的一种双波长自由切换固体激光器，其特征在于，所述倍频晶体(6)为KTP晶体。
7.如权利要求1所述的一种双波长自由切换固体激光器，其特征在于，所述光路转折和输出的器件为PBS和BS。
8.一种应用于权利要求1-7任意一项所述的双波长自由切换固体激光器的切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过控制加载在偏振切换器件(1)上的电压实现1064nm激光的偏振态转换；
S2、当无电压加载时，1064nm激光为竖偏光，直接通过第一偏振器件(2)、第二偏振器件(3)后实现1064nm激光输出；
S3、当在偏振切换器件(1)上加载半波电压后，1064nm激光偏振旋转90°，由竖偏光变换为横偏光，在第一偏振器件(2)及第三偏振器件(4)处实现反射后进入第三偏振器件(4)、全反镜(5)、倍频晶体(6)、输出镜(7)及第四偏振器件(8)的内光路，横偏光经全反镜(5)、倍频晶体(6)及输出镜(7)的OPO腔后由第四偏振器件(8)及第二偏振器件3实现1570nm激光输出。
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