CN220525294U - 一种固体激光器小信号增益测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：种子源激光器；准直镜头；待测试固体激光器；数据采集模块；供电电源模块，为种子源激光器和待测试固体激光器供电；处理器，与数据采集模块和供电电源模块相连；种子源激光器、准直镜头和待测试固体激光器沿激光传播方向设置，种子源激光器发出的激光能够打在待测试固体激光器晶体端面中心，种子源激光器和待测试固体激光器的激光出射位置分别设数据采集模块。本实用新型通过逐渐增加待测固体激光器的电流，记录不同输入电流情况下的小信号增益倍数并绘制小信号增益倍数曲线，有利于更好地了解固体激光器在不同输入信号下和不同增益介质长度下的的增益特性及评估固体激光器的储能能力。

Description

一种固体激光器小信号增益测试系统

技术领域

本实用新型属于激光器技术领域，具体涉及一种固体激光器小信号增益测试系统。

背景技术

随着半导体泵浦固体激光器应用领域的迅速发展，对泵浦效率的要求不断提高。在追求高泵浦效率的同时，对固体激光器的小信号增益进行评估成为了一项重要的指标。小信号增益能够反映固体激光器在储能方面的能力，其高低直接关系到激光器的性能和可靠性。因此，开发一种固体激光器小信号增益测试系统具有十分重要的现实意义。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种固体激光器小信号增益测试系统。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：

一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：

种子源激光器；

准直镜头；

待测试固体激光器；

数据采集模块；

供电电源模块，与种子源激光器和待测试固体激光器相连，用于为种子源激光器和待测试固体激光器供电；

处理器，与数据采集模块和供电电源模块相连；

所述种子源激光器、准直镜头和待测试固体激光器沿激光传播方向顺序设置，所述种子源激光器发出的激光能够打在待测试固体激光器晶体端面中心，所述种子源激光器和待测试固体激光器的激光出射位置分别设置有数据采集模块。

进一步的，所述种子源激光器的波长λ＝1064nm，工作电流I＝100mA，最大工作电流I_max＝130mA，工作电压U＝1.8V，最大工作电压Umax＝2.3V，功率P＝15mW。

进一步的，所述数据采集模块为功率计或能量计。

进一步的，所述功率计采用型号为PD300的Ophir功率计，具有10mm×10mm孔径。

进一步的，所述供电电源模块包括：

供电电源一，与种子源激光器相连，用于为种子源激光器供电；

供电电源二，与待测试固体激光器相连，用于为待测试固体激光器供电；

所述处理器与供电电源一和供电电源二相连，读取供电电源一和供电电源二的电参数。

进一步的，所述供电电源模块还包括：

信号发生器，与供电电源一和供电电源二相连，用于控制供电电源一和供电电源二同步供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开了一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：种子源激光器；准直镜头；待测试固体激光器；数据采集模块；供电电源模块，与种子源激光器和待测试固体激光器相连，用于为种子源激光器和待测试固体激光器供电；处理器，与数据采集模块和供电电源模块相连；种子源激光器、准直镜头和待测试固体激光器沿激光传播方向顺序设置，种子源激光器发出的激光能够打在待测试固体激光器晶体端面中心，种子源激光器和待测试固体激光器的激光出射位置分别设置有数据采集模块。本实用新型提供的固体激光器小信号增益测试系统，通过逐渐增加待测固体激光器的电流，记录不同输入电流情况下的小信号增益倍数并绘制小信号增益倍数曲线，有利于更好地了解固体激光器在不同输入信号下和不同增益介质长度下的增益特性，有利于更好地评估固体激光器的储能能力。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的小信号增益倍数曲线。

具体实施方式

下面对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

如图1-3所示，一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：

种子源激光器1；

准直镜头2；

待测试固体激光器3；

数据采集模块4，为功率计或能量计；

供电电源模块，与种子源激光器1和待测试固体激光器3相连，用于为种子源激光器1和待测试固体激光器3供电；

处理器5，与数据采集模块4和供电电源模块相连，处理器5可读取供电电源模块的电参数；

种子源激光器1、准直镜头2和待测试固体激光器3沿激光传播方向顺序设置，所述种子源激光器发出的激光能够打在待测试固体激光器晶体端面中心，所述种子源激光器和待测试固体激光器的激光出射位置分别设置有数据采集模块。

实施例1

如图1-3所示，一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：

种子源激光器1，其波长λ＝1064nm，工作电流I＝100mA，最大工作电流I_max＝130mA，工作电压U＝1.8V，最大工作电压Umax＝2.3V，功率P＝15mW；

准直镜头2，设置于种子源激光器1与待测试固体激光器3中间，用于减小激光束发散角；准直镜头2的设计参数为：光束远场发散角0.005°，透镜镀膜波长1050～1650nm，数值孔径0.17；

待测试固体激光器3，其置于准直镜头2之后，以确保种子源激光器1发出的激光能够打在待测试固体激光器3晶体端面中心；若待测试固体激光器3中泵浦源为CW连续输出的激光，则种子源激光器1也应选用连续输出激光，但若待测试固体激光器3中泵浦源为脉冲输出激光，则种子源激光器1选用脉冲输出激光；

功率计，设置有一个，用于测量种子源激光器1发出的激光的功率和种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光功率，采用型号为PD300的Ophir功率计，为一款通用型光电二极管激光测量传感器，配备旋转座及可拆卸式滤光片，具有10mm×10mm孔径，可市场购买得到；将功率计放置于种子源激光器1之后时，可测量种子源激光器1发出的激光的功率；当将功率计移动并置于待测试固体激光器3之后时可测量种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光功率；

供电电源一6，与种子源激光器1相连，用于为种子源激光器1供电；

供电电源二7，与待测试固体激光器3相连，用于为待测试固体激光器3供电；

信号发生器8，与供电电源一6和供电电源二7相连，用于控制供电电源一6和供电电源二7同步供电，确保种子源激光器1和待测试固体激光器3打开时间和频率相同；

处理器5，与功率计、供电电源一6和供电电源二7相连，用于接收功率计传送的功率数据并进行分析处理，计算小信号增益系数，绘制出相应的小信号增益倍数曲线，给出对应电参数下的小信号增益倍数，处理器5还能够读取供电电源一6和供电电源二7的电参数。

本实施例可以在待测试固体激光器3处于稳定状态下，使用一个低强度的输入信号进行测量，以获得基准增益，这个低强度的输入信号被称为小信号。本实用新型通过逐渐增加输入信号的强度，观察输出信号的增益情况，记录每个输入信号强度对应的输出信号强度，并以此计算出小信号增益倍数，绘制小信号增益倍数曲线。小信号增益倍数是指在小信号范围内的增益值。选择小信号范围内的一个适当点，计算该点的增益与基准增益之比，即为小信号增益倍数。小信号增益倍数曲线可以帮助我们了解固体激光器在不同输入信号下和不同增益介质长度下的增益特性。

本实施例根据种子源激光器1发出的激光入射到待测试固体激光器3前后的激光功率来计算出小信号增益倍数G₀，其计算公式为：

式中：P_in为激光入射到待测试固体激光器3前的激光功率，P_out为激光入射到待测试固体激光器3后的激光功率。

通过输入增益介质有效泵浦区域的长度来计算出小信号增益系数g0，其计算公式为：

式中：l为增益介质有效泵浦区域的长度，单位为cm^-1。

小信号增益倍数可以帮助评估固体激光器的储能能力。较高的小信号增益倍数表示激光器能够在输入信号较低的情况下提供较高的输出信号增益，表明固体激光器具有较好的储能特性。

本实施例中，逐渐增加待测试固体激光器3的输入电流，记录不同输入电流情况下的小信号增益倍数，如表1所示：

表1

处理器5根据表1绘制出如图3所示的小信号增益倍数曲线。

本实施例的工作原理为：

将种子源激光器1对准待测试固体激光器3光路，确保种子源激光器1发出的激光经过准直镜头2后完全射入到待测试固体激光器3内；

使用信号发生器8同步触发供电电源一6和供电电源二7，确保种子源激光器1和待测试固体激光器3电源频率和打开时间相同；

在激光出射位置放置功率计，供电电源一6和供电电源二7供电后，分别测量种子源激光器1发出的激光的功率和种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光功率，传送至处理器；

处理器5读取功率计传送的功率数据以及供电电源一6和供电电源二7的电参数，汇总后绘制出小信号增益倍数曲线并给出对应电参数下的小信号增益倍数。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例需要两个功率计。

如图1所示，一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：

种子源激光器1，其波长λ＝1064nm，工作电流I＝100mA，最大工作电流I_max＝130mA，工作电压U＝1.8V，最大工作电压Umax＝2.3V，功率P＝15mW；

准直镜头2，设置于种子源激光器1与待测试固体激光器3中间，用于减小激光束发散角；准直镜头2的设计参数为：光束远场发散角0.005°，透镜镀膜波长1050～1650nm，数值孔径0.17；

待测试固体激光器3，其置于准直镜头2之后，以确保种子源激光器1发出的激光能够打在待测试固体激光器3晶体端面中心；若待测试固体激光器3中泵浦源为CW连续输出的激光，则种子源激光器1也应选用连续输出激光，但若待测试固体激光器3中泵浦源为脉冲输出激光，则种子源激光器1选用脉冲输出激光；

功率计，设置有两个，采用型号为PD300的Ophir功率计，为一款通用型光电二极管激光测量传感器，配备旋转座及可拆卸式滤光片，具有10mm×10mm孔径，可市场购买得到；其中一个功率计放置于种子源激光器1之后，用于测量种子源激光器1发出的激光的功率；另一个功率计放置于待测试固体激光器3之后，用于测量种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光功率；

供电电源一6，与种子源激光器1相连，用于为种子源激光器1供电；

供电电源二7，与待测试固体激光器3相连，用于为待测试固体激光器3供电；

信号发生器8，与供电电源一6和供电电源二7相连，用于控制供电电源一6和供电电源二7同步供电，确保种子源激光器1和待测试固体激光器3打开时间和频率相同；

处理器5，与功率计、供电电源一6和供电电源二7相连，用于接收功率计传送的功率数据并进行分析处理，计算小信号增益系数，绘制出相应的小信号增益倍数曲线，给出对应电参数下的小信号增益倍数，处理器5还能够读取供电电源一6和供电电源二7的电参数。

余同实施例1。

实施例3

如图1-2所示，一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：

种子源激光器1，其波长λ＝1064nm，工作电流I＝100mA，最大工作电流I_max＝130mA，工作电压U＝1.8V，最大工作电压Umax＝2.3V，功率P＝15mW；

准直镜头2，设置于种子源激光器1与待测试固体激光器3中间，用于减小激光束发散角；准直镜头2的设计参数为：光束远场发散角0.005°，透镜镀膜波长1050～1650nm，数值孔径0.17；

待测试固体激光器3，其置于准直镜头2之后，以确保种子源激光器1发出的激光能够打在待测试固体激光器3晶体端面中心；若待测试固体激光器3中泵浦源为CW连续输出的激光，则种子源激光器1也应选用连续输出激光，但若待测试固体激光器3中泵浦源为脉冲输出激光，则种子源激光器1选用脉冲输出激光；

能量计，设置有一个，用于测量种子源激光器1发出的激光的能量和种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光能量，将能量计放置于种子源激光器1之后时，可测量种子源激光器1发出的激光的能量；当将能量计移动并置于待测试固体激光器3之后时可测量种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光能量；

供电电源一6，与种子源激光器1相连，用于为种子源激光器1供电；

供电电源二7，与待测试固体激光器3相连，用于为待测试固体激光器3供电；

信号发生器8，与供电电源一6和供电电源二7相连，用于控制供电电源一6和供电电源二7同步供电，确保种子源激光器1和待测试固体激光器3打开时间和频率相同；

处理器5，与能量计、供电电源一6和供电电源二7相连，用于接收能量计传送的能量数据并进行分析处理，计算小信号增益系数，绘制出相应的小信号增益倍数曲线，给出对应电参数下的小信号增益倍数，处理器5还能够读取供电电源一6和供电电源二7的电参数。

本实施例可以在待测试固体激光器3处于稳定状态下，使用一个低强度的输入信号进行测量，以获得基准增益，这个低强度的输入信号被称为小信号。本实用新型通过逐渐增加输入信号的强度，观察输出信号的增益情况，记录每个输入信号强度对应的输出信号强度，并以此计算出小信号增益倍数，绘制小信号增益倍数曲线。小信号增益倍数是指在小信号范围内的增益值。选择小信号范围内的一个适当点，计算该点的增益与基准增益之比，即为小信号增益倍数。小信号增益倍数曲线可以帮助我们了解固体激光器在不同输入信号下和不同增益介质长度下的增益特性。

小信号增益倍数可以帮助评估固体激光器的储能能力。较高的小信号增益倍数表示激光器能够在输入信号较低的情况下提供较高的输出信号增益，表明固体激光器具有较好的储能特性。

本实施例的工作原理为：

将种子源激光器1对准待测试固体激光器3光路，确保种子源激光器1发出的激光经过准直镜头2后完全射入到待测试固体激光器3内；

使用信号发生器8同步触发供电电源一6和供电电源二7，确保种子源激光器1和待测试固体激光器3电源频率和打开时间相同；

在激光出射位置放置能量计，供电电源一6和供电电源二7供电后，分别测量种子源激光器1发出的激光的能量和种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光能量，传送至处理器；

处理器5读取能量计传送的能量数据以及供电电源一6和供电电源二7的电参数，汇总后绘制出小信号增益倍数曲线并给出对应电参数下的小信号增益倍数。

余同实施例1。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，本实施例需要两个能量计。

如图1所示，一种固体激光器小信号增益测试系统，包括：

种子源激光器1，其波长λ＝1064nm，工作电流I＝100mA，最大工作电流I_max＝130mA，工作电压U＝1.8V，最大工作电压Umax＝2.3V，功率P＝15mW；

准直镜头2，设置于种子源激光器1与待测试固体激光器3中间，用于减小激光束发散角；准直镜头2的设计参数为：光束远场发散角0.005°，透镜镀膜波长1050～1650nm，数值孔径0.17；

待测试固体激光器3，其置于准直镜头之后，以确保种子源激光器1发出的激光能够打在待测试固体激光器3晶体端面中心；若待测试固体激光器3中泵浦源为CW连续输出的激光，则种子源激光器1也应选用连续输出激光，但若待测试固体激光器3中泵浦源为脉冲输出激光，则种子源激光器1选用脉冲输出激光；

能量计，设置有两个，其中一个能量计放置于种子源激光器1之后，用于测量种子源激光器1发出的激光的能量；另一个能量计放置于待测试固体激光器3之后，用于测量种子源激光器1发出的激光经过待测试固体激光器3放大后的激光能量；

供电电源一6，与种子源激光器1相连，用于为种子源激光器1供电；

供电电源二7，与待测试固体激光器3相连，用于为待测试固体激光器3供电；

信号发生器8，与供电电源一6和供电电源二7相连，用于控制供电电源一6和供电电源二7同步供电，确保种子源激光器1和待测试固体激光器3打开时间和频率相同；

处理器5，与能量计、供电电源一6和供电电源二7相连，用于接收能量计传送的能量数据并进行分析处理，计算小信号增益系数，绘制出相应的小信号增益倍数曲线，给出对应电参数下的小信号增益倍数，处理器5还能够读取供电电源一6和供电电源二7的电参数。

本实用新型未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种固体激光器小信号增益测试系统，其特征在于，包括：

种子源激光器；

准直镜头；

待测试固体激光器；

数据采集模块；

供电电源模块，与种子源激光器和待测试固体激光器相连，用于为种子源激光器和待测试固体激光器供电；

处理器，与数据采集模块和供电电源模块相连；

所述种子源激光器、准直镜头和待测试固体激光器沿激光传播方向顺序设置，所述种子源激光器发出的激光能够打在待测试固体激光器晶体端面中心，所述种子源激光器和待测试固体激光器的激光出射位置分别设置有数据采集模块。

2.根据权利要求1所述的一种固体激光器小信号增益测试系统，其特征在于，所述种子源激光器的波长λ＝1064nm，工作电流I＝100mA，最大工作电流I_max＝130mA，工作电压U＝1.8V，最大工作电压Umax＝2.3V，功率P＝15mW。

3.根据权利要求1所述的一种固体激光器小信号增益测试系统，其特征在于，所述数据采集模块为功率计或能量计。

4.根据权利要求3所述的一种固体激光器小信号增益测试系统，其特征在于，所述功率计采用型号为PD300的Ophir功率计，具有10mm×10mm孔径。

5.根据权利要求1所述的一种固体激光器小信号增益测试系统，其特征在于，所述供电电源模块包括：

供电电源一，与种子源激光器相连，用于为种子源激光器供电；

供电电源二，与待测试固体激光器相连，用于为待测试固体激光器供电；

所述处理器与供电电源一和供电电源二相连，读取供电电源一和供电电源二的电参数。

6.根据权利要求5所述的一种固体激光器小信号增益测试系统，其特征在于，所述供电电源模块还包括：

信号发生器，与供电电源一和供电电源二相连，用于控制供电电源一和供电电源二同步供电。