CN217720240U - 一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，铒玻璃激光器包括固定基座、输出镜、调Q晶体、铒玻璃、光电探测器、半导体泵浦源、电极和激光器外壳；固定基座和激光器外壳匹配形成腔体；光电探测器设置在激光器外壳上；输出镜、调Q晶体、铒玻璃和半导体泵浦源依次设置在腔体内的固定基座上；电极设置在固定基座的一端，并与半导体泵浦源的输入端电性连接；半导体泵浦源依次经铒玻璃、调Q晶体和输出镜形成铒玻璃激光器的输出光路；光束准直镜头设置在固定基座的另一端，并对准铒玻璃激光器的输出光路。本实用新型解决了多数客户还需自行设计、加工光束准直镜头以及装调铒玻璃激光器与光束准直镜头光轴的问题。

Description

一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器

技术领域

本实用新型涉及铒玻璃激光器技术领域，具体而言，涉及一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器。

背景技术

由于铒玻璃激光器的发射波长处于大气窗口波段，且数值较大，对烟雾等的穿透能力强，因此被广泛用于激光测距和激光通信等领域。但是激光器出射光束的发散角较大，为了实现更远距离传输，需要压缩光束的发散角(简称准直激光)。准直的普遍做法是在激光器输出端加一个镜头(例如：倒置的伽利略望远镜头)。

由于镜头光轴与激光器光轴的相对位置会影响准直后的光束质量，因此需要精密的装调工作。现有铒玻璃激光器不带光束准直镜头，在交付后，大多数客户还需设计、加工与之匹配的镜头，并且花费大量人力、物力完成精密的装调工作。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，以解决现有铒玻璃激光器不带光束准直镜头导致客户还需自行设计、加工光束准直镜头以及装调铒玻璃激光器与光束准直镜头光轴的问题。

本实用新型提供的一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，包括光束准直镜头和铒玻璃激光器；

所述铒玻璃激光器包括固定基座、输出镜、调Q晶体、铒玻璃、光电探测器、半导体泵浦源、电极和激光器外壳；所述固定基座和激光器外壳匹配形成腔体；所述光电探测器设置在激光器外壳上；所述输出镜、调Q晶体、铒玻璃和半导体泵浦源依次设置在腔体内的固定基座上，其中，所述输出镜、调Q晶体和铒玻璃构成激光谐振腔；所述电极设置在固定基座的一端，并与半导体泵浦源的输入端电性连接；所述半导体泵浦源的输出端依次经铒玻璃、调Q晶体和输出镜形成铒玻璃激光器的输出光路；

所述光束准直镜头设置在固定基座的另一端，并对准所述铒玻璃激光器的输出光路。

在一个实施例中，所述光束准直镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、镜筒、隔圈和第一压圈；所述第三透镜粘接在固定基座的另一端；所述第一透镜和第二透镜通过隔圈和第一压圈固定在镜筒内部的一端，所述镜筒与固定基座通过螺纹连接固定，并使第三透镜套在镜筒内部的另一端。

在一个实施例中，所述光束准直镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、镜筒、隔圈、第一压圈、第二压圈和第三压圈；所述第三透镜通过第二压圈和第三压圈固定在固定基座的另一端；所述第一透镜和第二透镜通过隔圈和第一压圈固定在镜筒内部的一端，所述镜筒与固定基座通过螺纹连接固定，并使第三透镜、第二压圈和第三压圈套在镜筒内部的另一端。

在一个实施例中，所述光束准直镜头包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、镜筒、隔圈、第一压圈和第四压圈；所述第一透镜和第二透镜通过隔圈和第一压圈固定在镜筒内部的一端，所述第三透镜通过第四压圈固定在镜筒内部的另一端；所述镜筒粘接在固定基座的另一端。

在一个实施例中，所述输出镜的外侧面镀有增透介质膜，内侧镀有部分透射介质膜；所述调Q晶体的两侧镀有增透介质膜；所述铒玻璃的内侧镀有增透介质膜，外侧镀有高反介质膜和增透介质膜。

在一个实施例中，所述输出镜、调Q晶体和铒玻璃通过胶水粘接在固定基座上。

在一个实施例中，所述半导体泵浦源采用高温固化导热胶固定在固定基座上。

在一个实施例中，所述固定基座为四孔固定基座或两孔固定基座。

在一个实施例中，所述固定基座的材质采用钛合金或硅铝合金。

在一个实施例中，所述铒玻璃为铒镱共掺磷酸盐玻璃。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过将光束准直镜头集成在铒玻璃激光器上，解决了多数客户还需自行设计、加工光束准直镜头以及装调铒玻璃激光器与光束准直镜头光轴的问题。

2、本实用新型中由于所述光束准直镜头的支撑结构为铒玻璃激光器的固定基座，因此无需额外的转接件来连接光束准直镜头和铒玻璃激光器，实现了小型化、增加了可靠性。

3、本实用新型中固定基座的材质采用钛合金或硅铝合金，能够在保证结构强度的同时有效的减小了铒玻璃激光器的尺寸和重量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例中集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例中集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器的内部结构示意图一。

图3为本实用新型实施例中集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器的内部结构示意图二。

图4为本实用新型实施例中光束准直镜头与铒玻璃激光器的第一种集成方式的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中光束准直镜头与铒玻璃激光器的第二种集成方式的结构示意图。

图6为本实用新型实施例中光束准直镜头与铒玻璃激光器的第三种集成方式的结构示意图。

图标：10-铒玻璃激光器、11-固定基座、12-输出镜、13-调Q晶体、14-铒玻璃、15-光电探测器、16-半导体泵浦源、17-电极、18-激光器外壳；20-光束准直镜头、21-第一透镜、22-第二透镜、23-第三透镜、24-镜筒、25-隔圈、26-第一压圈、27-第二压圈、28-第三压圈、29-第四压圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1、图2、图3所示，本实施例提出一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，包括光束准直镜头20和铒玻璃激光器10；

所述铒玻璃激光器10包括固定基座11、输出镜12、调Q晶体13、铒玻璃14、光电探测器15、半导体泵浦源16、电极17和激光器外壳18；所述固定基座11和激光器外壳18匹配形成腔体；所述光电探测器15设置在激光器外壳18上；所述输出镜12、调Q晶体13、铒玻璃14和半导体泵浦源16依次设置在腔体内的固定基座11上，其中，所述输出镜12、调Q晶体13和铒玻璃14构成激光谐振腔；所述电极17设置在固定基座11的一端，并与半导体泵浦源16的输入端电性连接；所述半导体泵浦源16的输出端依次经铒玻璃14、调Q晶体13和输出镜12形成铒玻璃激光器10的输出光路；

所述光束准直镜头20设置在固定基座11的另一端，并对准所述铒玻璃激光器10的输出光路。本实用新型通过上述结构将光束准直镜头20集成在铒玻璃激光器10上，解决了多数客户还需自行设计、加工光束准直镜头以及装调铒玻璃激光器与光束准直镜头光轴的问题。由于所述光束准直镜头20的支撑结构为铒玻璃激光器10的固定基座11，因此无需额外的转接件来连接光束准直镜头20和铒玻璃激光器10，实现了小型化、增加了可靠性。

在一个实施例中，所述光束准直镜头20的光学设计为伽利略望远型式，由所述铒玻璃激光器10产生并经其输出光路输出的原始激光通过光束准直镜头20实现准直。该光束准直镜头20与铒玻璃激光器10的集成方式有以下三种：

第一种集成方式为：如图4所示，所述光束准直镜头20包括第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、镜筒24、隔圈25和第一压圈26；所述第三透镜23粘接在固定基座11的另一端；所述第一透镜21和第二透镜22通过隔圈25和第一压圈26固定在镜筒24内部的一端，所述镜筒24与固定基座11通过螺纹连接固定，并使第三透镜23套在镜筒24内部的另一端。由此，所述铒玻璃激光器10产生并经其输出光路输出的原始激光输入光束准直镜头20，先经第三透镜23压缩束腰直径，而压缩束腰直径后的激光再依次通过第二透镜22和第一透镜21压缩发散角，实现对原始激光的准直。

第二种集成方式为：如图5所示，所述光束准直镜头20包括第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、镜筒24、隔圈25、第一压圈26、第二压圈27和第三压圈28；所述第三透镜23通过第二压圈27和第三压圈28固定在固定基座11的另一端；所述第一透镜21和第二透镜22通过隔圈25和第一压圈26固定在镜筒24内部的一端，所述镜筒24与固定基座11通过螺纹连接固定，并使第三透镜23、第二压圈27和第三压圈28套在镜筒24内部的另一端。由此，所述铒玻璃激光器10产生并经其输出光路输出的原始激光输入光束准直镜头20，先经第三透镜23压缩束腰直径，而压缩束腰直径后的激光再依次通过第二透镜22和第一透镜21压缩发散角，实现对原始激光的准直。

第三种集成方式为：如图6所示，所述光束准直镜头20包括第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、镜筒24、隔圈25、第一压圈26和第四压圈29；所述第一透镜21和第二透镜22通过隔圈25和第一压圈26固定在镜筒24内部的一端，所述第三透镜23通过第四压圈29固定在镜筒24内部的另一端；所述镜筒24粘接在固定基座11的另一端。由此，所述铒玻璃激光器10产生并经其输出光路输出的原始激光输入光束准直镜头20，先经第三透镜23压缩束腰直径，而压缩束腰直径后的激光再依次通过第二透镜22和第一透镜21压缩发散角，实现对原始激光的准直。

在一个实施例中，所述固定基座11是铒玻璃激光器10的结构主体，一般为如图2所示的四孔固定基座，即固定基座11的周身具有四个固定孔；或如图3所示的两孔固定基座，即固定基座11的周身具有两个固定孔；可根据实际上需求进行设定。作为优选，所述固定基座11的材质采用钛合金或硅铝合金，以兼顾重量轻与结构强度高的要求，在保证结构强度的同时有效的减小了铒玻璃激光器的尺寸和重量。

在一个实施例中，所述输出镜12、调Q晶体13和铒玻璃14通过胶水粘接在固定基座11上。所述半导体泵浦源16采用高温固化导热胶固定在固定基座11上。

在一个实施例中，所述输出镜12的外侧面镀有增透介质膜，内侧镀有部分透射介质膜；所述调Q晶体13的两侧镀有增透介质膜；所述铒玻璃14的内侧镀有增透介质膜，外侧镀有高反介质膜和增透介质膜。在实际应用中，所述输出镜12、调Q晶体13和铒玻璃14需要根据所述铒玻璃激光器10输出的激光的波段选择符合相应波段的介质膜。

以下以输出1.5μm波段的激光为例详细描述所述铒玻璃激光器10的工作原理：

首先确定所述输出镜12、调Q晶体13和铒玻璃14上镀有的介质膜：输出镜12外侧面镀有1.5μm波段的增透介质膜，内侧镀有1.5μm的部分透射介质膜；调Q晶体13的两侧镀有1.5μm波段的增透介质膜；铒玻璃14的内侧镀有1.5μm波段的增透介质膜，外侧镀有1.5μm波段的高反介质膜和0.94μm波段的增透介质膜。

半导体泵浦源16通过电极17连接外部电源，并通过外部电源的脉冲泵浦(重频1赫兹至10赫兹可调)输出0.94μm波段的泵浦光，该0.94μm波段的泵浦光聚焦至铒玻璃14(本实施例选用铒镱共掺磷酸盐玻璃)内；铒玻璃14中的三价镱离子吸收泵浦光从基态跃迁至激发态而后将自身能量传递给三价铒离子，最终实现三价铒离子的激发态与基态之间的粒子数翻转；调Q晶体13(掺钴尖晶石)存在对1.5μm波段的可饱和吸收，腔内1.5μm激光强度弱时表现为高的吸收损耗，当超过其饱和吸强度时其表现为低的吸收损耗，因此可以改变谐振内的Q因子，从而在激光谐振腔内产生调Q巨脉冲。输出镜12主要将激光谐振腔内的激光耦合输出至光束准直镜头20。由光束准直镜头20的第三透镜23对输出镜12输出的激光压缩束腰直径，而压缩束腰直径后的激光再依次通过第二透镜22和第一透镜21压缩发散角，实现对激光的准直。其中，光电探测器15采用紫外胶固定于激光器外壳18上，用于为外界提供1.5μm波段的激光的参考脉冲信号。

需要说明的是，以上工作原理中的数值在实际应用中具有误差波动，因此可以取1.5μm±0.01μm，及0.94μm±0.03μm。另外，以上工作原理仅是针对输出1.5μm波段的激光，在实际应用中需要输出其他波段的激光时，根据上述工作原理按相应波段进行调整即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，包括光束准直镜头(20)和铒玻璃激光器(10)；

所述铒玻璃激光器(10)包括固定基座(11)、输出镜(12)、调Q晶体(13)、铒玻璃(14)、光电探测器(15)、半导体泵浦源(16)、电极(17)和激光器外壳(18)；所述固定基座(11)和激光器外壳(18)匹配形成腔体；所述光电探测器(15)设置在激光器外壳(18)上；所述输出镜(12)、调Q晶体(13)、铒玻璃(14)和半导体泵浦源(16)依次设置在腔体内的固定基座(11)上，其中，所述输出镜(12)、调Q晶体(13)和铒玻璃(14)构成激光谐振腔；所述电极(17)设置在固定基座(11)的一端，并与半导体泵浦源(16)的输入端电性连接；所述半导体泵浦源(16)的输出端依次经铒玻璃(14)、调Q晶体(13)和输出镜(12)形成铒玻璃激光器(10)的输出光路；

所述光束准直镜头(20)设置在固定基座(11)的另一端，并对准所述铒玻璃激光器(10)的输出光路。

2.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述光束准直镜头(20)包括第一透镜(21)、第二透镜(22)、第三透镜(23)、镜筒(24)、隔圈(25)和第一压圈(26)；所述第三透镜(23)粘接在固定基座(11)的另一端；所述第一透镜(21)和第二透镜(22)通过隔圈(25)和第一压圈(26)固定在镜筒(24)内部的一端，所述镜筒(24)与固定基座(11)通过螺纹连接固定，并使第三透镜(23)套在镜筒(24)内部的另一端。

3.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述光束准直镜头(20)包括第一透镜(21)、第二透镜(22)、第三透镜(23)、镜筒(24)、隔圈(25)、第一压圈(26)、第二压圈(27)和第三压圈(28)；所述第三透镜(23)通过第二压圈(27)和第三压圈(28)固定在固定基座(11)的另一端；所述第一透镜(21)和第二透镜(22)通过隔圈(25)和第一压圈(26)固定在镜筒(24)内部的一端，所述镜筒(24)与固定基座(11)通过螺纹连接固定，并使第三透镜(23)、第二压圈(27)和第三压圈(28)套在镜筒(24)内部的另一端。

4.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述光束准直镜头(20)包括第一透镜(21)、第二透镜(22)、第三透镜(23)、镜筒(24)、隔圈(25)、第一压圈(26)和第四压圈(29)；所述第一透镜(21)和第二透镜(22)通过隔圈(25)和第一压圈(26)固定在镜筒(24)内部的一端，所述第三透镜(23)通过第四压圈(29)固定在镜筒(24)内部的另一端；所述镜筒(24)粘接在固定基座(11)的另一端。

5.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述输出镜(12)的外侧面镀有增透介质膜，内侧镀有部分透射介质膜；所述调Q晶体(13)的两侧镀有增透介质膜；所述铒玻璃(14)的内侧镀有增透介质膜，外侧镀有高反介质膜和增透介质膜。

6.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述输出镜(12)、调Q晶体(13)和铒玻璃(14)通过胶水粘接在固定基座(11)上。

7.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述半导体泵浦源(16)采用高温固化导热胶固定在固定基座(11)上。

8.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述固定基座(11)为四孔固定基座(11)或两孔固定基座(11)。

9.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述固定基座(11)的材质采用钛合金或硅铝合金。

10.根据权利要求1所述的集成了光束准直镜头的铒玻璃激光器，其特征在于，所述铒玻璃(14)为铒镱共掺磷酸盐玻璃。

Images