CN210092558U - 一种应对光学谐振腔失调的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应对光学谐振腔失调的装置，涉及激光技术领域，包括激光晶体、全反镜、前端镜、可调镜架、倍频晶体、温控模块、分光镜、热电堆功率探头和电控模块，全反镜和前端镜分别位于激光晶体的两端，全反镜安装在可调镜架上，可调镜架上设有压电惯性驱动器，压电惯性驱动器用于调节全反镜在可调镜架上的细微位置，前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头依次共轴设置，分光镜的倾斜设置，温控模块与倍频晶体电性连接，电控模块与热电堆功率探头、温控模块和压电惯性驱动器电性连接，本实用新型可以将激光器的功率优化到功率基准值合理差值范围内，大大提高激光器的稳定性，激光器使用寿命也得以提升，也能大大节约售后成本。

Description

一种应对光学谐振腔失调的装置

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，具体涉及一种应对光学谐振腔失调的装置。

背景技术

光学谐振腔(optical resonant cavity)，是指光波在其中来回反射从而提供光能反馈的空腔，也是激光器的必要组成部分，通常由两块与激活介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。光学谐振腔有两个作用，一个是提供正反馈，一个是控制腔内振荡光束的特征。谐振腔内有几个必要的元器件：激光物质、激发而产生激光的泵浦以及激光物质轴线上相对设置的两块发射镜，实际情况下激光器在使用过程中受多种因素影响，谐振腔很容易失谐，谐振腔失调也一直是影响固体激光器稳定性的重要问题，会严重降低激光器的稳定性，增加了激光器的调试和维护难度，限制了激光器在恶劣环境中的应用情况，严重时甚至谐振腔内无法输出激光。如果能有效地提高谐振腔抗失调能力，一定程度上去解决谐振腔易失调的问题，就能大大提高激光器的稳定性。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种应对光学谐振腔失调的装置，通过电控系统、可调镜架、倍频晶体和温控模块，用来自动优化激光器的功率，将激光器的功率优化到功率基准值合理差值范围内，大大提高激光器的稳定性，激光器使用寿命也得以提升，也能大大节约售后成本。

一种应对光学谐振腔失调的装置，包括激光晶体、全反镜、前端镜、可调镜架、倍频晶体、温控模块、分光镜、热电堆功率探头和电控模块，所述全反镜和所述前端镜分别位于所述激光晶体的两端，构成了激光晶体的谐振腔，其中前端镜作为激光的输出镜，激光晶体的光轴垂直于前端镜，全反镜安装在所述可调镜架上，可调镜架上设有压电惯性驱动器，所述压电惯性驱动器用于调节全反镜在可调镜架上的细微位置，激光晶体发出的入射光束依次经过前端镜、所述倍频晶体、所述分光镜后进入到所述热电堆功率探头处，前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头依次共轴设置，所述分光镜的倾斜设置，所述温控模块与倍频晶体电性连接，对倍频晶体进行控温，所述电控模块与热电堆功率探头、温控模块和压电惯性驱动器电性连接。

优选的，所述电控模块包括MCU和与所述MCU电性连接的控制电路，MCU负责采集所述热电堆功率探头反馈回的电压值，判断是否需要所述温控模块并在温控模块工作时控制温度，以及驱动所述压电惯性驱动器。

优选的，所述温控模块的核心为TEC控温器。

优选的，所述可调镜架为二维结构的镜架，可调镜架上集成了两个所述压电惯性驱动器，两个压电惯性驱动器分别用于调节所述全反镜的在可调镜架上的水平倾斜角度和俯仰倾斜角度。

优选的，所述激光晶体为Nd：YAG晶体或者Nd:YVO4晶体，所述倍频晶体为 LBO晶体。

优选的，所述分光镜的倾斜角度为为45°，分光镜参数为5％反射、95％透过。

本实用新型的优点在于：全反镜、激光晶体、前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头形成了一条激光光路路径，分光镜将激光晶体激发而输出的激光的5％作为监测光反射到热电堆功率探头处，再通过电控系统、可调镜架、倍频晶体和温控模块，用来自动优化激光器的功率，将激光器的功率优化到功率基准值合理差值范围内，有效地提高谐振腔抗失调能力，一定程度上去解决谐振腔易失调的问题，大大提高激光器的稳定性，激光器使用寿命也得以提升，也能大大节约售后成本。

附图说明

图1为本实用新型应对光学谐振腔失调的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

作为本实用新型的一个实施例，本实用新型提出一种应对光学谐振腔失调的装置，包括激光晶体、全反镜、前端镜、可调镜架、倍频晶体、温控模块、分光镜、热电堆功率探头和电控模块，所述全反镜和所述前端镜分别位于所述激光晶体的两端，构成了激光晶体的谐振腔，其中前端镜作为激光的输出镜，激光晶体的光轴垂直于前端镜，全反镜安装在所述可调镜架上，可调镜架上设有压电惯性驱动器，所述压电惯性驱动器用于调节全反镜在可调镜架上的细微位置，激光晶体发出的入射光束依次经过前端镜、所述倍频晶体、所述分光镜后进入到所述热电堆功率探头处，前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头依次共轴设置，所述分光镜的倾斜设置，所述温控模块与倍频晶体电性连接，对倍频晶体进行控温，所述电控模块与热电堆功率探头、温控模块和压电惯性驱动器电性连接。

通过该应对光学谐振腔失调的装置的设计，全反镜、激光晶体、前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头形成了一条激光光路路径，分光镜将激光晶体激发而输出的激光的5％作为监测光反射到热电堆功率探头处，再通过电控系统、可调镜架、倍频晶体和温控模块，用来自动优化激光器的功率，将激光器的功率优化到功率基准值合理差值范围内，有效地提高谐振腔抗失调能力，一定程度上去解决谐振腔易失调的问题，大大提高激光器的稳定性，激光器使用寿命也得以提升，也能大大节约售后成本。

下面结合本实用新型的较佳实施例对该应对光学谐振腔失调的装置进行说明。

请参阅图1，该应对光学谐振腔失调的装置，包括激光晶体、全反镜、前端镜、可调镜架、倍频晶体、温控模块、分光镜、热电堆功率探头和电控模块，全反镜和前端镜分别位于激光晶体的两端，激光晶体为Nd：YAG晶体或者Nd:YVO4 晶体，倍频晶体为LBO晶体，构成了激光晶体的谐振腔，其中前端镜作为激光的输出镜，激光晶体的光轴垂直于前端镜，全反镜安装在可调镜架上，可调镜架为二维结构的可调镜架，可调镜架上集成有两个压电惯性驱动器，两个压电惯性驱动器分别用调节全反镜在可调镜架上的水平倾斜角度和俯仰倾斜角度，压电惯性驱动器(电机)是一种靠自身惯性产生冲击并实现运动的新型压电驱动器(电机)，具有结构简单、响应速度快、无电磁干扰、微位移等特点，适用于高分辨率、大行程的工作场合，在生物、电子、医疗器械、精密加工及精密操作等领域具有广阔的应用前景，这种控制器在光机电一体化技术可以进行广泛应用。激光晶体发出的入射光束依次经过前端镜、倍频晶体、分光镜后进入到热电堆功率探头处，前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头依次共轴设置，其中分光镜的倾斜设置，倾斜角度为为45°，分光镜参数为5％反射、95％透过。温控模块与倍频晶体电性连接，温控模块为集成了TEC控温器的，用于对倍频晶体进行控温，倍频晶体是一种用于倍频效应的一类非线性光学晶体，而激光倍频就是利用非线性晶体在强激光作用下的二次非线性效应，使频率为ω的激光通过晶体后变为频率为 2ω的倍频光，扩大了激光的波段，可获得更短波长的激光。电控模块与热电堆功率探头、温控模块和压电惯性驱动器电性连接，电控模块包括MCU和与MCU 电性连接的控制电路，MCU负责采集热电堆功率探头反馈回的电压值，判断是否需要温控模块并在温控模块工作时控制温度，以及驱动压电惯性驱动器。

该应对光学谐振腔失调的装置在使用时，通过分光镜将激光晶体激发而输出的激光的5％作为监测光反射到热电堆功率探头处，热电堆功率探头会向电控模块反馈一个电压值，电控模块的MCU通过该电压值判断激光器的功率是否正常。激光器的功率基准值由生产人员在激光器出厂前预设进系统，若在激光器运行过程中，其功率相比基准值降低了10％以上，该百分比阈值可以根据实际情况进行调整，则MCU会触发温控模块和压电惯性驱动器工作，进行自动优化程序，具体工作步骤如下：

(1)对倍频晶体进行控温的温控模块在出厂时预设了一个初始值，激光器出厂时的功率就是在该温度初始值下实现的，温控模块开始工作时，电控模块控制温控模块，以其温度初始值为原点，以每次0.1℃的变化在温度初始值±3℃范围内，调节倍频晶体的温度，并最终把倍频晶体的温度控制在该温度范围内，使得激光器的功率反馈在功率最高值上，若此时的最高功率与出厂时的功率基准值相差在3％以内，则电控模块对的自动优化程序结束，若大于3％，则进行步骤 (2)；

(2)用于固定全反镜的可调镜架，在其水平倾斜角度和俯仰倾斜角度调节孔位置集成了两个压电惯性驱动器，当调节倍频晶体的温度无法把功率优化到与功率基准值相差3％以内时，MCU开始控制压电惯性驱动器来实现优化功率，首先调节俯仰倾斜角度，把功率优化到最高点，之后开始调节水平角度，同样优化到功率最高点，调节步骤结束；

(3)如果经过步骤(1)和步骤(2)还是无法把激光器的功率优化到目标值，MCU将会按同样的操作循环运行三次自动优化程序，以达到功率最优值。

综上所述，本实用新型的优点在于：全反镜、激光晶体、前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头形成了一条激光光路路径，分光镜将激光晶体激发而输出的激光的5％作为监测光反射到热电堆功率探头处，再通过电控系统、可调镜架、倍频晶体和温控模块，用来自动优化激光器的功率，将激光器的功率优化到功率基准值合理差值范围内，有效地提高谐振腔抗失调能力，一定程度上去解决谐振腔易失调的问题，大大提高激光器的稳定性，激光器使用寿命也得以提升，也能大大节约售后成本。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (6)

1.一种应对光学谐振腔失调的装置，其特征在于，包括激光晶体、全反镜、前端镜、可调镜架、倍频晶体、温控模块、分光镜、热电堆功率探头和电控模块，所述全反镜和所述前端镜分别位于所述激光晶体的两端，构成了激光晶体的谐振腔，其中前端镜作为激光的输出镜，激光晶体的光轴垂直于前端镜，全反镜安装在所述可调镜架上，可调镜架上设有压电惯性驱动器，所述压电惯性驱动器用于调节全反镜在可调镜架上的细微位置，激光晶体发出的入射光束依次经过前端镜、所述倍频晶体、所述分光镜后进入到所述热电堆功率探头处，前端镜、倍频晶体、分光镜和热电堆功率探头依次共轴设置，所述分光镜的倾斜设置，所述温控模块与倍频晶体电性连接，对倍频晶体进行控温，所述电控模块与热电堆功率探头、温控模块和压电惯性驱动器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种应对光学谐振腔失调的装置，其特征在于：所述电控模块包括MCU和与所述MCU电性连接的控制电路，MCU负责采集所述热电堆功率探头反馈回的电压值，判断是否需要所述温控模块并在温控模块工作时控制温度，以及驱动所述压电惯性驱动器。

3.根据权利要求2所述的一种应对光学谐振腔失调的装置，其特征在于：所述温控模块的核心为TEC控温器。

4.根据权利要求1所述的一种应对光学谐振腔失调的装置，其特征在于：所述可调镜架为二维结构的镜架，可调镜架上集成了两个所述压电惯性驱动器，两个压电惯性驱动器分别用于调节所述全反镜的在可调镜架上的水平倾斜角度和俯仰倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的一种应对光学谐振腔失调的装置，其特征在于：所述激光晶体为Nd：YAG晶体或者Nd:YVO4晶体，所述倍频晶体为LBO晶体。

6.根据权利要求1所述的一种应对光学谐振腔失调的装置，其特征在于：所述分光镜的倾斜角度为45°，分光镜参数为5％反射、95％透过。