微型化人眼安全激光器.pdf

《微型化人眼安全激光器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型化人眼安全激光器.pdf（6页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922269092.4 (22)申请日 2019.12.17 (73)专利权人 西南技术物理研究所 地址 610041 四川省成都市武侯区人民南 路四段七号 (72)发明人 王万祎赵子竣王杰丁戗 曾璞胡少沛温锋余吉庆 张治旭孙子泰刘乙洁张祎景 公丕华黄颖全陈方军 (74)专利代理机构 中国兵器工业集团公司专利 中心 11011 代理人 刘二格 (51)Int.Cl. H01S 3/042(2006.01) H01S 3/0941(2006.01) H01S 3/17(200。

2、6.01) H01S 3/117(2006.01) (54)实用新型名称 一种微型化人眼安全激光器 (57)摘要 本实用新型公开了一种应用于激光测距的 微型化人眼安全激光器， 本实用新型通过以下技 术方案予以实现： 采用玻璃和晶体复合技术， 将 增益介质Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃和被动调Q可 饱和Co2+： MgAl2O4晶体进行了光学热复合， 复合 材料降低能够增益介质内部的温度梯度， 使热焦 距变长， 模式体积增加， 激光光束质量提高； 另 外， 复合材料使腔内损耗减小， 腔内的粒子数密 度提高， 脉宽变窄， 输出能量增加， 从而激光器性 能得到提高。 本实用新型采用自然被动冷却的方。

3、 式， 使整个激光器的结构更为简单、 紧凑， 采用中 心波长940nm的LD单管激光器端面泵浦， 适应于 宽温度使用范围。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 212323401 U 2021.01.08 CN 212323401 U 1.一种微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 包括由前至后同轴布置的泵浦源(2)、 聚 焦透镜(3)、 调Q晶体(4)、 增益介质(5)， 调Q晶体(4)和增益介质(5)通过光束热复合形成复 合材料模块， 泵浦源(2)的前侧布置全反镜(1)， 复合材料模块后侧布置输出镜。 2.如权利要求1所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述泵浦源(2)为TO。

4、-3封 装LD， 中心波长为940nm。 3.如权利要求2所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述泵浦源(2)发光面腰 斑直径为250um， 快轴发散角小于35度， 慢轴发散角10度， 快轴采用表面镀940nm增透膜的光 纤快轴准直镜压缩发散角。 4.如权利要求3所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述全反镜(1)对940nm增 透、 对1535nm全反。 5.如权利要求4所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述输出镜(6)对1535nm 的波长透过率为10。 6.如权利要求5所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述调Q晶体(4)为Co2+： MgAl2O4晶体。

5、， 长度为1.6mm； 增益介质(5)为Er3+/Yb3+： glass， 长度为3.0mm； 复合后尺寸为 1mm4.6mm。 7.如权利要求6所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述复合材料模块靠近全 反镜的一面镀940nm和1535nm波长增透膜， 靠近输出镜的一面镀940nm波长全反膜和1535nm 波长增透膜， 腔长4.6mm， 泵浦脉宽取7ms， 重复频率10Hz。 8.如权利要求1所述的微型化人眼安全激光器， 其特征在于， 所述激光器腔型为平-平 腔。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212323401 U 2 一种微型化人眼安全激光器 技术领域 0001 本实用新型属。

6、于能量光电子和固体激光器激光技术领域， 涉及一种微型化人眼安 全激光器。 背景技术 0002 1.5 m波长激光处于通信窗口， 在光通信领域有着广泛的应用； 同时， 波长1.5 m附 近的激光处于人眼不敏感的波段， 穿透烟雾能力比较强， 这些优点使其有非常大的应用潜 力。 特别是小体积、 低功耗、 宽温度适应范围、 高稳定性和低成本的1.5 m波段微型脉冲激光 器， 在无人机、 测距望远镜和军事等激光测距领域有着广阔的应用前景。 0003 目前输出1.5 m波长人眼安全激光的的技术方法有三种： 光学参量振荡(Optical Parametric Oscillator， OPO)， 受激拉曼散射。

7、(Stimulated Raman Scattering， SRS)和直 接输出。 OPO和SRS通常是将1.06 m的激光经过转换频率来获得， 这样导致系统结构复杂， 不 利于单兵作战等军事上的利用， 而且成本也比较高， 不利于大量生产。 直接输出1.5 m激光 相对于OPO和SRS更容易实现小型化， 因此成为大批量生产、 应用最为理想的方法。 直接输出 1.5 m激光包括两种方式， 一种是半导体激光器直接输出， 另一种是通过半导体激光器泵浦 增益介质来获得。 激光二极管光束质量较差， 半导体材料易受温度影响， 稳定性不高。 其中 LD泵浦铒玻璃是最常见获得直接输出1.5 m人眼安全激光的方。

8、式， 这是由于铒镱共掺磷酸 盐玻璃具有长的上能级寿命、 高的铒镱能量转移效率和不易产生荧光淬灭等特点， 且生产 条件成熟， 是目前低重频直接输出1.5 m人眼安全激光最常使用的增益介质。 0004 LD泵浦的铒玻璃激光器， 目前主要有端面泵浦和侧面泵浦两种方式。 根据调研， 侧 面泵浦方式大都采用LD双侧面泵浦铒玻璃板条的方式， 这种方式可以获得单脉冲能量毫焦 级、 脉宽10ns左右的1.5 m激光输出， 但是都采用大面传导冷却的方式， 在厚度方向有非常 大的温度梯度， 容易产生波前畸变、 热致双折射和热透镜效应， 因此光束质量较差， 而且需 要外接循环水冷系统， 造成了激光器体积的庞大， 携。

9、带和使用非常不便。 实用新型内容 0005 (一)实用新型目的 0006 本实用新型的目的是： 在LD端面泵浦铒玻璃激光器的基础上， 提出一种微型化、 光 束质量更好、 光-光转化效率更高的人眼安全激光器。 0007 (二)技术方案 0008 为了解决上述技术问题， 本实用新型提供一种微型人眼安全激光器， 其包括由前 至后同轴布置的泵浦源2、 聚焦透镜3、 调Q晶体4、 增益介质5， 调Q晶体4和增益介质5通过光 束热复合形成复合材料模块， 泵浦源2的前侧布置全反镜1， 复合材料模块后侧布置输出镜。 0009 其中， 所述泵浦源2为TO-3封装LD， 中心波长为940nm。 0010 其中， 。

10、所述泵浦源2发光面腰斑直径为250um， 快轴发散角小于35度， 慢轴发散角10 度， 快轴采用表面镀940nm增透膜的光纤快轴准直镜压缩发散角。 说明书 1/3 页 3 CN 212323401 U 3 0011 其中， 所述全反镜1对940nm增透、 对1535nm全反。 0012 其中， 所述输出镜6对1535nm的波长透过率为10。 0013 其中， 所述调Q晶体4为Co2+： MgAl2O4晶体， 长度为1.6mm； 增益介质5为Er3+/Yb3+： glass， 长度为3.0mm； 复合后尺寸为1mm4.6mm。 0014 其中， 所述复合材料模块靠近全反镜的一面镀940nm和15。

11、35nm波长增透膜， 靠近输 出镜的一面镀940nm波长全反膜和1535nm波长增透膜， 腔长4.6mm， 泵浦脉宽取7ms， 重复频 率10Hz。 0015 其中， 所述激光器腔型为平-平腔。 0016 (三)有益效果 0017 上述技术方案所提供微型化人眼安全激光器， 采用中心波长940nm的二极管激光 器端面泵浦铒玻璃、 被动调Q、 自然被动冷却的方式获得1.5 m的激光输出， 将增益介质Er3+/ Yb3+： /glass和被动调Q晶体Co2+： MgAl2O4进行光学热复合， 减小了腔内损耗， 提高腔内的粒 子数密度， 从而增加了单脉冲输出能量， 减小了输出脉宽， 提高了输出激光的光。

12、束质量， 同 时采取自然冷却的方式， 避免了传统的庞大的冷却系统， 大副度减小了整个激光器的体积。 附图说明 0018 图1为微型人眼安全激光器的原理示意图。 0019 图2为微型人眼安全激光器结构示意图。 具体实施方式 0020 为使本实用新型的目的、 内容、 和优点更加清楚， 下面结合附图和实施例， 对本实 用新型的具体实施方式作进一步详细描述。 0021 如图1和图2所示， 本实用新型微型人眼安全激光器包括由前至后同轴布置的泵浦 源2、 聚焦透镜3、 调Q晶体4、 增益介质5， 调Q晶体4和增益介质5通过光束热复合形成复合材 料模块， 泵浦源2的前侧布置全反镜1， 复合材料模块后侧布置输。

13、出镜。 0022 本实施例激光器采用端面泵浦方式， 泵浦源2为TO-3封装LD， 中心波长为940nm， 相 比于976nm波长， Yb3+在940nm波长左右的吸收截面随温度变化很小， 当泵浦光的波长发生频 移时， 激光输出不会有太大变化， 有利于极高激光器的稳定性； LD发光面腰斑直径为250um， 快轴发散角小于35度， 慢轴发散角10度， 快轴采用表面镀940nm增透膜的光纤快轴准直镜压 缩发散角， 并采用焦距为5mm的聚焦透镜3聚焦， 聚焦后光斑束腰约为80um。 0023 激光器腔型选择平-平腔， 全反镜1对940nm增透、 对1535nm全反， 输出镜6对1535nm 的波长透过。

14、率为10。 0024 复合材料模块中， 调Q晶体4为Co2+： MgAl2O4晶体， 长度为1.6mm； 增益介质5为Er3+/ Yb3+： glass， 长度为3.0mm； 复合后尺寸为1mm4.6mm。 复合材料模块靠近全反镜的一面镀 940nm和1535nm波长增透膜， 靠近输出镜的一面镀940nm波长全反膜和1535nm波长增透膜， 腔长4.6mm， 泵浦脉宽取7ms， 重复频率10Hz。 0025 由上述技术方案可以看出， 本实用新型具有以下显著特点： 0026 (1)采用中心波长940nm的LD单管激光器端面泵浦， 适应于宽温度使用范围； 0027 (2)增益介质和被动调Q晶体进行。

15、光学热复合， 相对于传统的增益介质和调Q晶体 说明书 2/3 页 4 CN 212323401 U 4 分离的结构， 采用复合技术可以减少铒玻璃的热沉积， 减少热退偏和端面形变， 同时减小腔 内损耗， 提高腔内的粒子数密度， 从而增加了单脉冲输出能量， 减小了输出脉宽， 同时提高 了输出激光的光束质量； 0028 (3)该激光器采用自然被动冷却的方式， 使整个激光器的结构更为简单、 紧凑。 0029 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技 术人员来说， 在不脱离本实用新型技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和变形， 这些改 进和变形也应视为本实用新型的保护范围。 说明书 3/3 页 5 CN 212323401 U 5 图1 图2 说明书附图 1/1 页 6 CN 212323401 U 6 。