CN217589768U - 一种无跳模宽调谐激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无跳模宽调谐激光器，属于激光器技术领域，包括底板，所述底板的顶部通过电机底座安装有电机，所述底板的顶部一侧中部处安装有U型固定板，所述U型固定板的顶部安装有激光芯片和准直透镜，所述电机的输出端安装有电机转轴，且电机转轴的端部设有滤波片，所述底板的顶部并位于所述电机转轴的下方处设有压电陶瓷，且压电陶瓷面向所述准直透镜的一侧安装有角锥。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种激光器，特别是涉及一种无跳模宽调谐激光器，属于激光器技术领域。
背景技术
调频连续波，激光探测技术将调频测距原理与激光的优点相结合，具有探测精度高、测量距离远、抗干扰能力强等诸多优点，在激光雷达、光纤传感等领域发挥着巨大作用。
随着科学技术的日益发展，对探测精度的要求也越来越高，提高探测精度是永恒不变的研究方向。
FMCW系统的探测精度ΔR＝C/2B,其中C是光速，B是调谐带宽，由公式可知，提高调谐带宽，可提高FMCW系统的探测精度。
调谐带宽即有规律的改变激光的频率(波长)，激光频率变化的范围称为带宽。
传统的调谐技术如铌酸锂调制，其实现调谐需伴随KV级以上的调制电压，在电路控制上难以实现。
标准具调制利用滤波片的中心波长温度漂移特性实现波长调谐，其调谐范围只有几个nm，并且受热惯性影响，其调制速度慢，达不到FMCW激光器的调谐要求。
集成性的DFB和DBR激光器常用电流调谐，但其调谐宽度小，并且有出光功率波动的问题，使其应用范围受到很大限制。
其他的Vernier Filter结构构成的宽调谐方案必然会伴随跳模现象发生，不利于FMCW的应用，为此设计一种无跳模宽调谐激光器来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是为了提供一种无跳模宽调谐激光器，现有技术的FMCW系统探测精度只有厘米级，本实用新型可将FMCW系统探测精度提高至微米级；
本实用新型用途广泛，即可用于空间光探测，有着探测精度高，速度快，距离远，无接触等优势；也可用于光纤传感技术，在军事领域中有着极其重要的作用。
本实用新型基于外腔二极管激光器结构，相比于DFB、DBR等激光器，具有超窄谱线宽度的天然优势，可明显降低信号噪声。
本实用新型结构简单，易于组装并实现量产。
本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种无跳模宽调谐激光器，包括底板，所述底板的顶部通过电机底座安装有电机，所述底板的顶部一侧中部处安装有U型固定板，所述U型固定板的顶部安装有激光芯片和准直透镜，所述电机的输出端安装有电机转轴，且电机转轴的端部设有滤波片，所述底板的顶部并位于所述电机转轴的下方处设有压电陶瓷，且压电陶瓷面向所述准直透镜的一侧安装有角锥。
优选的，所述压电陶瓷面向所述准直透镜的一侧且位于所述角锥的底部安装有角锥支架。
优选的，所述电机底座的侧中部处安装有弧形滑槽，所述底板与U型固定板之间通过螺杆固定。
优选的，所述激光芯片左侧出射发散光，由准直透镜将发散光转换成准直光路。
优选的，准直光路进入角锥，角锥将准直光束原路返回，角锥返回的准直光路由激光芯片左侧端面进入激光芯片。
优选的，激光芯片右侧端面镀有分光膜，一部分光由激光芯片右侧端面反射。
优选的，光路在激光芯片右侧端面与角锥之间来回反射构成激光谐振腔。
优选的，在激光谐振腔内加入滤波片，滤波片的外形为圆形平板与电机转轴端面粘接，电机转轴的端面其轴线构成夹角β，滤波片法线与光路的夹角为θ。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型提供的一种无跳模宽调谐激光器，现有技术的FMCW系统探测精度只有厘米级，本实用新型可将FMCW系统探测精度提高至微米级；
本实用新型用途广广泛，即可用于空间光探测，有着探测精度高，速度快，距离远，无接触等优势；也可用于光纤传感技术，在军事领域中有着极其重要的作用。
本实用新型基于外腔二极管激光器结构，相比于DFB、DBR等激光器，具有超窄谱线宽度的天然优势，可明显降低信号噪声。
本实用新型结构简单，易于组装并实现量产。
附图说明
图1为按照本实用新型的一种无跳模宽调谐激光器的一优选实施例的装置整体立体结构示意图；
图2为按照本实用新型的一种无跳模宽调谐激光器的一优选实施例的光路及结构示意图；
图3为按照本实用新型的一种无跳模宽调谐激光器的一优选实施例的跳模线性图；
图4为按照本实用新型的一种无跳模宽调谐激光器的一优选实施例的跳模补充线性图；
图5为按照本实用新型的一种无跳模宽调谐激光器的一优选实施例的避免跳模现象线性图。
图中：1-电机底座，2-电机，3-弧形滑槽，4-底板，5-压电陶瓷，6-角锥，7-滤波片，8-准直透镜，9-激光芯片，10-电机转轴，11-角锥支架，12-U型固定板。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1-图4所示，本实施例提供的一种无跳模宽调谐激光器，包括底板4，底板4的顶部通过电机底座1安装有电机2，底板4的顶部一侧中部处安装有U型固定板12，U型固定板12的顶部安装有激光芯片9和准直透镜8，电机2的输出端安装有电机转轴10，且电机转轴10的端部设有滤波片7，底板4的顶部并位于电机转轴10的下方处设有压电陶瓷5，且压电陶瓷5面向准直透镜8的一侧安装有角锥6。
在谐振腔内加入滤波片7，滤波片7外形为圆形平板，与电机转轴10端面粘接。电机转轴10的端面与其轴心有一定夹角β，滤波片7法线与光路的夹角为θ。当电机转动时，滤波片7与光路的夹角θ随之变化，其变化范围是α-β至α+β，如图2所示。
电机2安装在电机底座1上。电机底座1安装在弧形滑槽3内，电机可利用弧形滑槽3调节电机转轴与光路的夹角α。
当滤波片7法线与光路的夹角θ发生变化时，滤波片的中心波长会随之飘移，其飘移宽度可实现80nm以上。我们利用滤波片中心波长随角度漂移的特性实现宽调谐技术。
在激光器谐振腔内存在多个激光模式，称为腔内模式。当加入滤波片后会形成一条增益谱线。最靠近增益谱线峰值的模式会被选出，成为增益模式，其它模式将在增益竞争中减弱消失。如图3所示。
当滤波片旋转时，增益谱线会横向平移，当邻近模式更靠近增益谱线峰值时，会突然增强成为增益模式，原增益模式会突然减弱消失，这种现象叫做跳模，如图4所示；
为避免跳模现象发生，我们利用压电陶瓷加电压伸缩的特性，调节谐振腔长度作补偿。
具体做法为，电机转轴10转动时，带动滤波片7转动，此时滤波片法线与光轴夹角θ在α-β与α+β之间连续变化。增益谱线中心频率会随之平移。当邻近模式更靠近增益谱线峰值时，会发生跳模。
为避免跳模发生，我们会调节压电陶瓷5的长度会随电压升高而伸长，随电压降低而缩短。压电陶瓷5左侧与固定件粘接，右端与角锥支架11粘接，角锥支架11与角锥6粘接。当给压电陶瓷5加连续升高的电压时，压电陶瓷5会带动角锥6向右侧移动，此时谐振腔长度会随之减小；当给压电陶瓷5加连续降低的电压时，压电陶瓷5会带动角锥6向左侧移动，此时谐振腔长度会随之增大；
当谐振腔长度改变时，腔内模式会随之横向平移。控制压电陶瓷5的电压升降速度，即可确保腔内模式与增益谱线同方向同速度移动，此时腔内模式中会有唯一的模式始终最靠近增益谱线的峰值，即可避免跳模现象发生，如图5所示。
在本实施例中，压电陶瓷5面向准直透镜8的一侧且位于角锥6的底部安装有角锥支架11。
在本实施例中，电机底座1的侧中部处安装有弧形滑槽3，底板4与U型固定板12之间通过螺杆固定。
在本实施例中，激光芯片9左侧出射发散光，由准直透镜8将发散光转换成准直光路。
在本实施例中，准直光路进入角锥6，角锥6将准直光束原路返回，角锥6返回的准直光路由激光芯片9左侧端面进入激光芯片9。
在本实施例中，激光芯片9右侧端面镀有分光膜，一部分光由激光芯片9右侧端面反射。
在本实施例中，光路在激光芯片9右侧端面与角锥6之间来回反射构成激光谐振腔。
在本实施例中，在激光谐振腔内加入滤波片7，滤波片7的外形为圆形平板与电机转轴10端面粘接，电机转轴10的端面其轴线构成夹角β，滤波片7法线与光路的夹角为θ。
以上，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：包括底板(4)，所述底板(4)的顶部通过电机底座(1)安装有电机(2)，所述底板(4)的顶部一侧中部处安装有U型固定板(12)，所述U型固定板(12)的顶部安装有激光芯片(9)和准直透镜(8)，所述电机(2)的输出端安装有电机转轴(10)，且电机转轴(10)的端部设有滤波片(7)，所述底板(4)的顶部并位于所述电机转轴(10)的下方处设有压电陶瓷(5)，且压电陶瓷(5)面向所述准直透镜(8)的一侧安装有角锥(6)。
2.根据权利要求1所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：所述压电陶瓷(5)面向所述准直透镜(8)的一侧且位于所述角锥(6)的底部安装有角锥支架(11)。
3.根据权利要求2所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：所述电机底座(1)的侧中部处安装有弧形滑槽(3)，所述底板(4)与U型固定板(12)之间通过螺杆固定。
4.根据权利要求2所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：所述激光芯片(9)左侧出射发散光，由准直透镜(8)将发散光转换成准直光路。
5.根据权利要求2所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：准直光路进入角锥(6)，角锥(6)将准直光束原路返回，角锥(6)返回的准直光路由激光芯片(9)左侧端面进入激光芯片(9)。
6.根据权利要求2所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：激光芯片(9)右侧端面镀有分光膜，一部分光由激光芯片(9)右侧端面反射。
7.根据权利要求2所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：光路在激光芯片(9)右侧端面与角锥(6)之间来回反射构成激光谐振腔。
8.根据权利要求2所述的一种无跳模宽调谐激光器，其特征在于：在激光谐振腔内加入滤波片(7)，滤波片(7)的外形为圆形平板与电机转轴(10)端面粘接，电机转轴(10)的端面其轴线构成夹角β，滤波片(7)法线与光路的夹角为θ。
Priority Applications (1)
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| CN202221714749.9U CN217589768U (zh) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 一种无跳模宽调谐激光器 |
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Publications (1)
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| CN202221714749.9U Active CN217589768U (zh) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 一种无跳模宽调谐激光器 |
Country Status (1)
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2022
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