CN211700918U - 泵浦源模块、激光器模块及固体激光器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泵浦源模块，包括透明材质的管壳、透明膜袋、烟火药粉体和端塞，所述管壳的侧壁为具有中空腔体的双层结构，所述管壳的中空腔体的两端至少有一端为开口端，所述透明膜袋设于所述中空腔体内，所述烟火药粉体设于所述透明膜袋内，所述端塞用于密封所述管壳的开口端；本实用新型还公开了一种包括所述泵浦源模块的激光器模块以及包括该激光器模块的固体激光器系统。本实用新型能够解决烟火药泵浦固体激光器系统中泵浦源模块的更换速率难以提高、更换方式较为复杂的问题，有利于实现烟火药泵浦激光器系统以较高的频率发射多个激光脉冲，并且显著降低激光器系统的结构复杂程度和技术难度。

Description

泵浦源模块、激光器模块及固体激光器系统

技术领域

本实用新型涉及固体激光技术领域，特别是一种泵浦源模块、激光器模块及固体激光器系统。

背景技术

现有技术中固体激光器大多采用脉冲氙灯或半导体激光器作为泵浦源，此类激光器需要外接电源才能输出激光，存在电能消耗大、激光器体积和重量大、使用成本高等现实问题，在苛刻环境使用时受到极大制约。利用烟火药泵浦源替代氙灯和半导体激光器是研制适合苛刻环境使用的便携式、低成本固体激光器的一种极有潜力的方案。但是，烟火药泵浦源是“一次性”光源，单个烟火药泵浦源模块只能使用一次，在不使用激光脉冲调制技术时，烟火药激光器只能以单脉冲方式工作。即使使用激光脉冲调制技术，如果不更换烟火药泵浦源模块，单个烟火药泵浦激光器也只能输出有限次的少数脉冲序列，难以满足实际应用中对多脉冲激光的需求。现有技术中，虽然已经有关于烟火药泵浦源模块的更换方案，但是由于受限于泵浦源模块普遍采用接触式点火技术，以及采用传统的多灯侧面泵浦结构，导致整个激光器系统中负责实现泵浦源模块更换的传动机构较为复杂，并且难以提高泵浦源模块的更换速率，最终导致激光器系统输出的激光脉冲频率难以提高。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种泵浦源模块、激光器模块及固体激光器系统，本实用新型能够解决烟火药泵浦固体激光器系统中泵浦源模块的更换速率难以提高、更换方式较为复杂的问题，有利于实现烟火药泵浦激光器系统以较高的频率发射多个激光脉冲，并且显著降低激光器系统的结构复杂程度和技术难度。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种泵浦源模块，包括透明材质的管壳、透明膜袋、烟火药粉体和端塞，所述管壳的侧壁为具有中空腔体的双层结构，所述管壳的中空腔体的两端至少有一端为开口端，所述透明膜袋设于所述中空腔体内，所述烟火药粉体设于所述透明膜袋内，所述端塞用于密封所述管壳的开口端。

作为一种优选的实施方式，所述管壳由石英材质制成。

作为另一种优选的实施方式，所述透明膜袋为透明玻璃纸。

本实用新型还提供一种激光器模块，包括如上所述的泵浦源模块，还包括腔体、激光增益介质和脉冲控制器，所述激光增益介质设于所述腔体的中轴线上，所述泵浦源模块沿激光增益介质的轴向环套在激光增益介质的外侧，形成侧面环绕泵浦结构，所述腔体的内壁上环绕设置有脉冲闪光灯阵列，所述闪光灯阵列与所述泵浦源模块的管壳外壁之间设置有聚焦透镜阵列，所述脉冲控制器用于控制所述脉冲闪光灯阵列的发光强度、发光时间和脉冲频率。

作为一种优选的实施方式，所述激光增益介质的两端分别设置有半反膜和全反膜，且所述半反膜设于激光增益介质输出激光脉冲的一端。

作为另一种优选的实施方式，所述脉冲闪光灯阵列中脉冲闪光灯的数量大于等于2个，且多个脉冲闪光灯沿所述腔体的内表面圆周均匀分布。

本实用新型还提供了一种固体激光器系统，包括如上所述的激光器模块，还包括仓体、第一传动机构和第二传动机构，所述仓体设于远离所述激光器模块输出激光脉冲的一端，并与激光器模块的腔体形成封闭连接，所述仓体内设有多个所述泵浦源模块，所述第一传动机构用于驱动每一个所述泵浦源模块沿激光器模块的腔体的轴向进入和退出腔体，所述第二传动机构用于驱动每一个所述泵浦源模块轮流对准所述激光器模块的腔体。

作为一种优选的实施方式，还包括分别与所述脉冲控制器、第一传动机构和第二传动机构信号连接的控制系统。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提出的泵浦源模块的构型是为了解决现有技术中烟火药泵浦源模块更换速率难以提高、泵浦源更换所需的传动机构复杂程度高的问题。泵浦源模块中，疏松的烟火药粉体封装在透明膜袋中，既能实现脉冲闪光灯照射触发燃烧闪光，又能避免烟火药粉体在透明管壳内的流动，有利于提高泵浦源模块性能的一致性，从而提高激光器输出性能的稳定性。此外，该泵浦源模块制备方法和工艺简单、易于实现性能一致性。

2、本实用新型泵浦源模块中的烟火药是以疏松粉体的形态封装在透明玻璃纸膜袋内，不需要其它支撑件；透明玻璃纸在烟火药燃烧之前可以对烟火药粉体的位置进行约束，防止其在管壳内移动，并且能够使闪光灯产生的光透过膜袋，照射在烟火药表面，引发烟火药点火燃烧；在烟火药燃烧后，透明玻璃纸也可以燃烧，只产生少量灰分和气体，不会对烟火药产生的闪光产生遮挡。

3、本实用新型设置的聚焦透镜阵列能够将闪光灯发出的光聚焦，能够在不增加闪光灯供电功率的情况下，提高辐照在烟火药表面的光能密度，有利于降低泵浦源模块的点火难度，有利于减少闪光灯电源系统的能耗和体积。

4、本实用新型的泵浦源模块易于与激光增益介质形成套筒式装配结构，有利于通过简单的传动机构和控制系统，提高泵浦源模块更换速率，达到提高激光器系统的脉冲发射频率的目的，并且降低整个激光器系统的技术难度和复杂程度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中泵浦源模块结构示意图；

图2为本实用新型实施例中管壳的剖面图；

图3为本实用新型实施列中激光器模块的结构示意图；

图4为本实用新型实施列中固体激光器系统的结构示意图。

附图标记：1、泵浦源模块，1-1、管壳，1-2、透明膜袋，1-3、烟火药粉体，1-4、端塞，1-5、中空腔体，2、激光增益介质，3、腔体，4、脉冲闪光灯阵列，5、聚焦透镜阵列，6、脉冲控制器，7、半反膜，8、全反膜，9、仓体，10、第一传动机构，11、第二传动机构，12、控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种泵浦源模块，包括高纯石英材质的透明的管壳1-1、透明膜袋1-2、疏松的烟火药粉体1-3、端塞1-4。其中，管壳1-1的剖面结构示意图如图2所示，管壳1-1的侧壁是双层的，双层侧壁之间为中空腔体1-5，管壳1-1的A端侧壁的空腔是封闭的，管壳1-1的B端侧壁上的空腔是开放的。所述的透明膜袋1-2材质为透明玻璃纸，所述的烟火药粉体1-3为高氯酸钾、微米Mg粉、纳米氧化钨、纳米Al粉的混合物。烟火药粉体1-3内含有光敏组分，能够在脉冲闪光灯照射下燃烧发光，先将所述的烟火药粉体1-3装在所述的透明玻璃纸的透明膜袋1-2内，确保烟火药粉体1-3在透明膜袋1-2内的不同位置都是均匀分布，再将透明膜袋1-2胶粘封口。然后将透明膜袋1-2环绕放置在管壳1-1侧壁的中空腔体1-5内，并用压环将透明膜袋1-2的两端固定，防止透明膜袋1-2在管壳1-1侧壁的中空腔体1-5内移动。用端塞1-4将透明的管壳1-1的B端密封后，得到泵浦源模块1。透明的管壳1-1的外形不做限定，只要其侧壁是双层的，双层侧壁之间留有中空腔体1-5即可。

如图3所示，本实施例还提供一种激光器模块，包括上述的泵浦源模块1，圆柱状的激光增益介质2、内腔形状为圆柱形的腔体3、脉冲闪光灯阵列4、光学石英材质的聚焦透镜阵列5和脉冲控制器6。所述激光增益介质2位于腔体3的中轴线上，泵浦源模块1沿轴向环套在激光增益介质2的外侧，两者形成侧面环绕泵浦结构，腔体3的内侧腔壁上环绕设置脉冲闪光灯阵列4，脉冲闪光灯阵列4与泵浦源模块1的外侧壁之间设置有聚焦透镜阵列5，聚焦透镜阵列5的焦点位于泵浦源模块1中烟火药表面附近；腔体3的外侧设置有脉冲控制器6，用于控制脉冲闪光灯阵列4的发光强度、发光时间和脉冲频率。激光增益介质2的两个端面分别镀有与激光波长相对应的半反膜7和全反膜8，形成谐振腔。本实施例中所述脉冲闪光灯阵列4中脉冲闪光灯的数量为6个(具体数量视脉冲闪光灯的尺寸和腔体3的内径尺寸而定)，沿腔体3内表面圆周均匀分布。6个脉冲闪光灯通过脉冲控制器6实现同步脉冲闪光。脉冲闪光灯产生的闪光经过聚焦透镜阵列5聚焦后，照射泵浦源模块1中的烟火药粉体1-3，在药剂表面形成多个环绕式分布的聚焦光斑，烟火药粉体1-3因光热效应燃烧发光，照射激光增益介质2，在激光增益介质2上镀有半反膜7的端面输出一个激光脉冲。

如图4所示，本实施例还提供一种固体激光器系统，包括如上所述的泵浦源模块1和激光器模块，还包括一个仓体9，第一传动机构10、第二传动机构11和控制系统12。所述仓体9设置在与激光器模块出光口相反的一端，并与激光器模块的腔体3形成封闭连接；其中，所述仓体9内部设置有多个泵浦源模块1，多个泵浦源模块1固定在同一个底座上，每个泵浦源模块1都可以通过第一传动机构10实现沿腔体3的轴向进入腔体3和退出腔体3的平移，底座与第二传动机构11连接，通过第二传动机构11的移动，可以实现每个泵浦源模块1与腔体3右端安装口的对准。第一传动机构10和第二传动机构11交替工作，可以确保每个泵浦源模块1都能进入到腔体3内，与激光增益介质2形成套筒式装配结构，并且在使用完毕后，退出腔体3，回到仓体9内指定位置的循环过程。所述控制系统12设置在仓体外部，控制系统12能够实现第一传动机构10和第二传动机构11与脉冲控制器6形成联动，确保只有在每个泵浦源模块1进入到腔体3内的指定位置后，闪光灯方才产生一次脉冲闪光。由于多个泵浦源模块1能够在控制系统12的作用下轮流使用，所以能够实现激光系统发射多个激光脉冲。本发明中，第一传动机构10和第二传动机构11的具体方式不做限定，只要能够实现驱动每个泵浦源模块1轮流完成进入-退出腔体3的功能，都可以使用。

由于泵浦源模块1具有特殊的整体式构型，不需要采用传统的多灯拼接形成环绕泵浦的方式，就能够对激光增益介质2形成连续式环绕泵浦。而且，更换泵浦源模块1时，只需整体式更换，大幅降低了更换过程的技术难度，易于提高泵浦源模块的更换速率。

由于泵浦源模块1采用脉冲闪光灯照射的方式触发燃烧发光，不需要与脉冲闪光灯之间形成任何机械接触，只需要与第一传动机构10和第二传动机构11形成机械连接，极大地降低了泵浦源模块1在激光器模块腔体3内快速更换的技术难度和系统的复杂程度，有利于提高泵浦源模块1的更换速率，有利于降低激光器系统的技术难度和复杂程度。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种泵浦源模块，其特征在于，包括透明材质的管壳、透明膜袋、烟火药粉体和端塞，所述管壳的侧壁为具有中空腔体的双层结构，所述管壳的中空腔体的两端至少有一端为开口端，所述透明膜袋设于所述中空腔体内，所述烟火药粉体设于所述透明膜袋内，所述端塞用于密封所述管壳的开口端。

2.根据权利要求1所述的泵浦源模块，其特征在于，所述管壳由石英材质制成。

3.根据权利要求1所述的泵浦源模块，其特征在于，所述透明膜袋为透明玻璃纸。

4.一种激光器模块，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的泵浦源模块，还包括腔体、激光增益介质和脉冲控制器，所述激光增益介质设于所述腔体的中轴线上，所述泵浦源模块沿激光增益介质的轴向环套在激光增益介质的外侧，形成侧面环绕泵浦结构，所述腔体的内壁上环绕设置有脉冲闪光灯阵列，所述闪光灯阵列与所述泵浦源模块的管壳外壁之间设置有聚焦透镜阵列，所述脉冲控制器用于控制所述脉冲闪光灯阵列的发光强度、发光时间和脉冲频率。

5.根据权利要求4所述的激光器模块，其特征在于，所述激光增益介质的两端分别设置有半反膜和全反膜，且所述半反膜设于激光增益介质输出激光脉冲的一端。

6.根据权利要求4所述的激光器模块，其特征在于，所述脉冲闪光灯阵列中脉冲闪光灯的数量大于等于2个，且多个脉冲闪光灯沿所述腔体的内表面圆周均匀分布。

7.一种固体激光器系统，其特征在于，包括如权利要求4-6任一项所述的激光器模块，还包括仓体、第一传动机构和第二传动机构，所述仓体设于远离所述激光器模块输出激光脉冲的一端，并与激光器模块的腔体形成封闭连接，所述仓体内设有多个所述泵浦源模块，所述第一传动机构用于驱动每一个所述泵浦源模块沿激光器模块的腔体的轴向进入和退出腔体，所述第二传动机构用于驱动每一个所述泵浦源模块轮流对准所述激光器模块的腔体。

8.根据权利要求7所述的固体激光器系统，其特征在于，还包括分别与所述脉冲控制器、第一传动机构和第二传动机构信号连接的控制系统。

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