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CN111969402A - 一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器及方法 - Google Patents

一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器及方法 Download PDF

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CN111969402A CN202010757775.9A CN202010757775A CN111969402A CN 111969402 A CN111969402 A CN 111969402A CN 202010757775 A CN202010757775 A CN 202010757775A CN 111969402 A CN111969402 A CN 111969402A
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刘晶晶
赵曰峰
刘杰
王洲
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Abstract

本公开提供了一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器，包括：依次布设的激光器、耦合透镜组、平凹镜、激光晶体和体布拉格反射光栅，所述平凹镜具有设定倾斜角度，沿平凹镜的凹面反射后的光路上依次布设声光晶体和输出镜；解决了目前脉冲不稳定，功率低，小型化设备少，极大的限制了其应用领域的问题，并利用这种设置能够有效降低对于激光晶体的尺寸要求，满足小型的AVG小车上布设固体脉冲激光器，获得低重频、高能量、窄线宽的短脉冲激光输出，声光晶体性能稳定，可持续获得稳定的脉冲激光输出。

Description

一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器及方法
技术领域
本公开属于激光技术领域，具体涉及基于声光晶体和体布拉格反射光栅的中红外窄线宽脉冲激光器。
背景技术
波长为2.8μm的中红外激光，位于“大气窗口”和水分子的强吸收峰附近，在环境痕量气体监测、医疗和空间探测等领域具有重要的应用前景。近年来，以稀土晶体为基础的中红外固体激光技术得到了快速发展，激光二极管(LD)直接泵浦稀土掺杂晶体的中红外激光器，省去了中间频率转换环节，具有结构简单、光束质量好、转换效率高的优点，是实现高效率、大功率2.8μm激光输出的重要技术手段。
近年来，中红外波段的激光光源因受到巨大需求的牵引，激励着中红外脉冲激光技术向着全固化、小型化以及高功率、长波长等方向不断发展。目前脉冲不稳定，功率低，小型化设备少，极大的限制了其应用领域。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供了一种可获得高能量窄线宽的中红外脉冲激光，实现低重频、高能量、窄线宽的中红外脉冲激光运转的激光器及方法。
第一方面，本公开提供了一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器，包括：依次布设的激光器、耦合透镜组、平凹镜、激光晶体和体布拉格反射光栅，所述平凹镜具有设定倾斜角度，沿平凹镜的凹面反射后的光路上依次布设声光晶体和输出镜。
第二方面，本公开还提供了一种如第一方面所述的应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器的使用方法，包括：
激光器产生连续激光，连续激光穿过耦合透镜组和平凹镜后聚焦到激光晶体中；
激光晶体将连续激光出射至体布拉格反射光栅，再通过布拉格光栅的反射作用，将连续激光返回激光晶体；激光晶体将连续激光增益后出射至平凹镜的凹面，通过平凹镜的凹面反射后到达声光晶体中；
声光晶体将连续激光出射至输出镜，输出镜输出窄线宽的中红外脉冲激光。
与现有技术对比，本公开具备以下有益效果：
1、本公开采用具有设定倾斜角度平凹镜的使得连续激光能够通过两次激光晶体，使得获得的激光晶体的增益符合中红外窄线宽的要求，解决了目前脉冲不稳定，功率低，小型化设备少，极大的限制了其应用领域的问题，并利用这种设置能够有效降低对于激光晶体的尺寸要求，满足小型的AVG小车上布设固体脉冲激光器，获得低重频、高能量、窄线宽的短脉冲激光输出，声光晶体性能稳定，可持续获得稳定的脉冲激光输出。
2、本公开通过精确调节体布拉格反射光栅的角度，还可以实现窄线宽的激光输出，可以获得低重频、高能量、窄线宽的短脉冲激光输出。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开的应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器的结构示意图；
其中，1、半导体激光器；2、耦合透镜组；3、平凹镜；4、激光晶体；5、体布拉格反射光栅；6、声光晶体；7、输出镜。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
如图1所示，本公开提供了一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器，包括：依次布设的激光器、耦合透镜组、平凹镜、激光晶体和体布拉格反射光栅，所述平凹镜具有设定倾斜角度，沿平凹镜的凹面反射后的光路上依次布设声光晶体和输出镜。
进一步的，所述平凹镜的平面面向激光器，平面镀有抗反膜。
进一步的，所述平凹镜的凹面面向激光晶体，凹面镀有增透膜和高反膜。
进一步的，所述耦合透镜组位于激光器和平凹镜之间，耦合透镜组包括两个间距设置的耦合透镜，耦合透镜镀有增透膜。具体的，耦合透镜组位于导体激光器和平凹镜之间，耦合透镜组的透镜镀有976nm的增透膜，平凹镜平面镀有976nm抗反膜，凹面镀976nm的增透膜和2.7-2.95μm的高反膜。
进一步的，所述平凹镜的设定倾斜角度为相对于激光器的激光光路呈5°-45°的角度，优选的角度为15°，通过平凹镜的角度设定使得连续激光能够通过两次激光晶体，使得获得的激光晶体的增益符合中红外窄线宽的要求，并利用这种设置能够有效降低对于激光晶体的尺寸要求，满足小型的AVG小车上布设固体脉冲激光器，获得低重频、高能量、窄线宽的短脉冲激光输出。
进一步的，所述激光晶体的两面均镀有增透膜，具体的，所述激光基体为Er:CaF2-SrF2激光晶体，Er:CaF2-SrF2激光晶体两面均镀有976nm和2.7-2.95μm的增透膜。
进一步的，所述体布拉格反射光栅镀有高反膜。具体的，体布拉格反射光栅镀有2.8-3.0μm的高反膜，刻线450/mm。
进一步的，所述声光晶体的两面均镀有增透膜。具体的，声光晶体两面镀有2.8-3.0μm的增透膜。
进一步的，所述输出镜腔内一侧镀有反射膜。具体的，输出镜为平面输出镜，平面输出镜腔内一侧镀有对2.7-3.0μm透过率2％的反射膜。
进一步的，所述激光器为光纤耦合的半导体激光器，光纤耦合的半导体激光器的连续激光中心波长为976nm。
具体的，如图1所示，本公开为一种应用于AGV小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器，包括光纤耦合的半导体激光器1、耦合透镜组2、平凹镜3、激光晶体4、体布拉格反射光栅5、声光晶体6和输出镜7。光纤耦合的半导体激光器1产生连续激光，连续激光透过耦合透镜组2后，再经过平凹镜3，聚焦到Er:CaF2-SrF2激光晶体4中，然后经过体布拉格反射光栅5反射后原路返回，通过Er:CaF2-SrF2晶体4增益，经平凹镜3反射后到达声光晶体开关6中，最后透过具有一定透过率的输出镜7输出窄线宽的中红外脉冲激光。
实施例2
本公开还提供了一种如上述实施例所述的应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器的使用方法，包括：
激光器产生连续激光，连续激光穿过耦合透镜组和平凹镜后聚焦到激光晶体中；
激光晶体将连续激光出射至体布拉格反射光栅，再通过布拉格光栅的反射作用，将连续激光返回激光晶体；激光晶体将连续激光增益后出射至平凹镜的凹面，通过平凹镜的凹面反射后到达声光晶体中；
声光晶体将连续激光出射至输出镜，输出镜输出窄线宽的中红外脉冲激光。
具体的，光纤耦合的半导体激光器产生连续激光，连续激光透过耦合透镜后，再经过平凹镜，聚焦到Er:CaF2-SrF2激光晶体中，然后经过体布拉格反射光栅反射后原路返回，通过Er:CaF2-SrF2晶体增益，经平凹镜反射后到达声光晶体开关中，最后透过具有一定透过率的输出镜输出窄线宽的中红外脉冲激光。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，包括：依次布设的激光器、耦合透镜组、平凹镜、激光晶体和体布拉格反射光栅，所述平凹镜具有设定倾斜角度，沿平凹镜的凹面反射后的光路上依次布设声光晶体和输出镜。
2.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述平凹镜的平面面向激光器，平面镀有抗反膜。
3.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述平凹镜的凹面面向激光晶体，凹面镀有增透膜和高反膜。
4.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述耦合透镜组位于激光器和平凹镜之间，耦合透镜组包括两个间距设置的耦合透镜，耦合透镜镀有增透膜。
5.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述激光晶体的两面均镀有增透膜。
6.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述体布拉格反射光栅镀有高反膜。
7.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述声光晶体的两面均镀有增透膜。
8.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述输出镜腔内一侧镀有反射膜。
9.如权利要求1所述的中红外窄线宽固体脉冲激光器，其特征在于，所述激光器为光纤耦合的半导体激光器。
10.一种如权利要求1-9任一所述的应用于小车的中红外窄线宽固体脉冲激光器的使用方法，包括：
激光器产生连续激光，连续激光穿过耦合透镜组和平凹镜后聚焦到激光晶体中；
激光晶体将连续激光出射至体布拉格反射光栅，再通过布拉格光栅的反射作用，将连续激光返回激光晶体；激光晶体将连续激光增益后出射至平凹镜的凹面，通过平凹镜的凹面反射后到达声光晶体中；
声光晶体将连续激光出射至输出镜，输出镜输出窄线宽的中红外脉冲激光。
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