CN218334705U - 一种产生多脉冲激光序列的激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种产生多脉冲激光序列的激光器，包括反射镜阵列一、反射镜阵列二、Q开关阵列、波片阵列、偏振片阵列、单灯多棒聚光腔和平面输出镜；反射镜阵列一、反射镜阵列二、Q开关阵列、波片阵列、偏振片阵列、单灯多棒聚光腔和平面输出镜依次排成一列。Q开关阵列、波片阵列、偏振片阵列，均用于激光谐振腔调Q。本实用新型实现了多路激光谐振腔的高度集成，最大限度的利用激光器所占用的有效空间，产生多路激光脉冲序列输出；使用一面输出镜配合多面全反镜实现多路激光输出，有利于提高多路激光脉冲的出射平行度；通过调整Q开关阵列所需的四分之一波电压时序，可实现不同间隔，不同次序的多脉冲激光输出。

Description

一种产生多脉冲激光序列的激光器

技术领域

本实用新型涉及脉冲激光序列发生技术，特别涉及一种产生多脉冲激光序列的激光器。

背景技术

多脉冲激光序列在激光测距、激光探测、激光加工等领域有着重要的应用价值，尤其是高峰值功率、超短脉冲间隔的有限个数脉冲序列可作为多种应用的激光源。

为产生高峰值功率、超短脉冲间隔的多脉冲激光序列，目前有多种方法，但大多尚有一定的缺陷。如使用光纤激光器产生高重频激光脉冲，但是受限于光纤传输的损伤阈值，激光脉冲峰值功率难以达到兆瓦级；固体高重频激光器可以通过多级放大的方式产生高峰值功率、高重频的激光脉冲，但是整体系统复杂，性价比低；通过外触发控制多台低频率激光器并进行合束可实现高峰值功率、高重频的激光脉冲序列，但是此方式成本高昂，并且超过两路以上的激光合束系统较为复杂；通过在一个泵浦周期内多次调Q实现脉冲序列输出，此方式为了使激光能量达到一定值，脉冲之间的间隔时间较长，无法实现短间隔输出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种产生多脉冲激光序列的激光器，以解决上述背景技术中提出的问题。我们研制了一台可实现高峰值功率、脉冲间隔可调的多脉冲1.06μm激光器，可实现周期性脉冲串输出，脉冲包络周期可随外时统输出。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种产生多脉冲激光序列的激光器，包括反射镜阵列一、反射镜阵列二、Q开关阵列、波片阵列、偏振片阵列、单灯多棒聚光腔和平面输出镜；所述反射镜阵列一、反射镜阵列二、Q开关阵列、波片阵列、偏振片阵列、单灯多棒聚光腔和平面输出镜依次排成一列，使激光器具有多路激光谐振腔结构，所述反射镜阵列一和反射镜阵列二为相互错开的反射镜阵列；所述Q开关阵列、波片阵列和偏振片阵列均用于激光器的激光谐振腔调Q；所述单灯多棒聚光腔为高效多路泵浦结构，用于发射多路激光；所述平面输出镜用于构成激光器的出射端。

进一步的，所述反射镜阵列一和反射镜阵列二均由带孔镜架及三个全反镜座组成，所述带孔镜架上绕中心旋转对称设置三个所述全反镜座，所述全反镜座上设有全反镜，所述反射镜阵列一的三个全反镜座呈倒三角形排布，所述反射镜阵列二的三个全反镜座呈三角形排布，两者之间相互错开，组成六路全反镜阵列。

进一步的，所述Q开关阵列由基架和六个Q开关组成，六个所述Q开关绕中心旋转对称设置在所述基架上。

进一步的，所述波片阵列由带孔镜架和六个波片镜座组成，所述波片镜座在带孔镜架的前后两面间隔安装，绕中心旋转对称，所述波片镜座上安装有波片。

进一步的，所述偏振片阵列包括三个安装有偏振片的镜架，每个所述镜架上设有两个所述偏振片六个所述偏振片分别对准所述单灯多棒聚光腔的六个晶体棒。

进一步的，所述单灯多棒聚光腔由位于中心的泵浦氙灯及六个绕中心旋转对称的晶体棒组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.实现了多路激光谐振腔的高度集成，能够最大限度的利用激光器所占用的有效空间，产生多路激光脉冲序列输出；

2.使用一面输出镜配合多面全反镜实现多路激光输出，有利于提高多路激光脉冲的出射平行度；

3.通过调整Q开关阵列所需的四分之一波电压时序，可实现不同间隔，不同次序的多脉冲激光输出。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种产生多脉冲激光序列的激光器的结构示意图；

图2为单路激光谐振腔的原理图。

图中：1、反射镜阵列一；11、全反镜；2、反射镜阵列二；3、Q开关阵列；31、Q开关；4、波片阵列；41、波片；5、偏振片阵列；51、偏振片；6、单灯多棒聚光腔；61、泵浦氙灯；62、晶体棒；7、平面输出镜。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

如图1所示，一种产生多脉冲激光序列的激光器，包括反射镜阵列一1、反射镜阵列二2、Q开关阵列3、波片阵列4、偏振片阵列5、单灯多棒聚光腔6和平面输出镜7；所述反射镜阵列一1、反射镜阵列二2、Q开关阵列3、波片阵列4、偏振片阵列5、单灯多棒聚光腔6和平面输出镜7依次排成一列，使激光器具有多路激光谐振腔结构，所述反射镜阵列一1和反射镜阵列二2为相互错开的反射镜阵列；所述Q开关阵列3、波片阵列4和偏振片阵列5均用于激光器的激光谐振腔调Q；所述单灯多棒聚光腔6为高效多路泵浦结构，用于发射多路激光；所述平面输出镜7用于构成激光器的出射端。

进一步的，所述反射镜阵列一1和反射镜阵列二2均由带孔镜架及三个全反镜座组成，所述带孔镜架上绕中心旋转对称设置三个所述全反镜座，所述全反镜座上设有全反镜11，所述反射镜阵列一1的三个全反镜座呈倒三角形排布，所述反射镜阵列二2的三个全反镜座呈三角形排布，两者之间相互错开，组成六路全反镜阵列。

进一步的，所述Q开关阵列3由基架和六个Q开关31组成，六个所述Q开关31绕中心旋转对称设置在所述基架上。

进一步的，所述波片阵列4由带孔镜架和六个波片镜座组成，所述波片镜座在带孔镜架的前后两面间隔安装，绕中心旋转对称，所述波片镜座上安装有波片41，所述波片41为λ/4波片，λ为波长，λ/4为四分之一波长。

进一步的，所述偏振片阵列5包括三个安装有偏振片51的镜架，每个所述镜架上设有两个所述偏振片51，六个所述偏振片51分别对准所述单灯多棒聚光腔6的六个晶体棒62。

进一步的，所述单灯多棒聚光腔6由位于中心的泵浦氙灯61及六个绕中心旋转对称的晶体棒62组成。

本实用新型的工作原理：

构成单路激光谐振腔所必须的器件如图2所示，包括全反镜11、Q开关31、波片41、偏振片51、泵浦氙灯61、晶体棒62和平面输出镜7，图中箭头为激光出射方向。如图1所示，六路激光谐振腔共用一个平面输出镜7和泵浦氙灯61，为了结构紧凑，节省空间，便于调试，将其它器件设计成如图1中所示的结构。

激光谐振腔在电源的控制下，以设定的重复频率工作，输出大能量激光脉冲。激光系统运行的每一个脉冲周期内都是一个放电、储能、调Q、输出的重复过程。

泵浦放电阶段：在一个工作周期内，随着泵浦氙灯61发出的泵浦光的持续注入，晶体棒62中的基态粒子不断被抽运到上能级，一旦实现粒子数布局反转，激光谐振腔内便会产生1064nm荧光辐射，但此时的辐射强度仍处于噪声水平，不具有方向性和相干性。随着辐射强度的增强，当激光谐振腔的增益大于损耗时，激光器就会产生激光输出，激光从平面输出镜7出射。

储能阶段：Q开关31两端不加载电压，此阶段由于线偏振光两次通过λ/4波片41后，偏振方向会旋转90°，反向传播时不能透过偏振片51，此时激光谐振腔处于低Q值状态，激光谐振腔内不能形成激光振荡。此时晶体棒62在泵浦氙灯61照射下处于持续储能阶段，上能级粒子数一直持续增加。储能时间根据晶体棒62上能级寿命确定。

调Q阶段：泵浦氙灯61放电结束之后，晶体棒62内上能级储存了足够的能量，此时Q开关31两端加载电压，激光谐振腔转变为高Q值状态，腔内建立脉冲振荡，晶体棒62内储存的能量以巨脉冲的形式输出腔外。(在这个阶段可根据需求依次给六个Q开关31加载电压，加载哪一路电压哪一路就会输出激光。)

脉冲输出：Q开关31两端加载电压后，输出与偏振片51相关的偏振激光脉冲。脉冲建立的所用时间很短，为纳秒量级。巨脉冲输出之后，去掉Q开关31两端电压，激光谐振腔重新进入低Q值状态，一个工作周期结束。

以上通过实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。本实用新型的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，在本实用新型的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖保护范围之内。

Claims (6)

1.一种产生多脉冲激光序列的激光器，其特征在于，包括反射镜阵列一(1)、反射镜阵列二(2)、Q开关阵列(3)、波片阵列(4)、偏振片阵列(5)、单灯多棒聚光腔(6)和平面输出镜(7)；所述反射镜阵列一(1)、反射镜阵列二(2)、Q开关阵列(3)、波片阵列(4)、偏振片阵列(5)、单灯多棒聚光腔(6)和平面输出镜(7)依次排成一列，所述反射镜阵列一(1)和反射镜阵列二(2)为相互错开的反射镜阵列；所述Q开关阵列(3)、波片阵列(4)和偏振片阵列(5)均用于激光器的激光谐振腔调Q；所述单灯多棒聚光腔(6)用于发射多路激光；所述平面输出镜(7)用于构成激光器的出射端。

2.根据权利要求1所述的一种产生多脉冲激光序列的激光器，其特征在于，所述反射镜阵列一(1)和反射镜阵列二(2)均由带孔镜架及三个全反镜座组成，所述带孔镜架上绕中心旋转对称设置三个所述全反镜座，所述全反镜座上设有全反镜(11)，所述反射镜阵列一(1)的三个全反镜座呈倒三角形排布，所述反射镜阵列二(2)的三个全反镜座呈三角形排布，两者之间相互错开，组成六路全反镜阵列。

3.根据权利要求1所述的一种产生多脉冲激光序列的激光器，其特征在于，所述Q开关阵列(3)由基架和六个Q开关(31)组成，六个所述Q开关(31)绕中心旋转对称设置在所述基架上。

4.根据权利要求1所述的一种产生多脉冲激光序列的激光器，其特征在于，所述波片阵列(4)由带孔镜架和六个波片镜座组成，所述波片镜座在带孔镜架的前后两面间隔安装，绕中心旋转对称，所述波片镜座上安装有波片(41)。

5.根据权利要求1所述的一种产生多脉冲激光序列的激光器，其特征在于，所述偏振片阵列(5)包括三个安装有偏振片(51)的镜架，每个所述镜架上设有两个所述偏振片(51)，六个所述偏振片(51)分别对准所述单灯多棒聚光腔(6)的六个晶体棒(62)。

6.根据权利要求1所述的一种产生多脉冲激光序列的激光器，其特征在于，所述单灯多棒聚光腔(6)由位于中心的泵浦氙灯(61)及六个绕中心旋转对称的晶体棒(62)组成。

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