本發(fā)明涉及一種小型化單巴條端面泵浦脈沖激光器，它廣泛用于激光測(cè)距、照射、成像等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體泵浦脈沖激光器是激光測(cè)距、激光照射的核心部件，在許多激光測(cè)距、激光照射應(yīng)用中，要求激光測(cè)距機(jī)、照射器體積小、功耗低、重量輕、免溫控。由于早期半導(dǎo)體巴條功率較低等因素，傳統(tǒng)用于激光測(cè)距、激光照射的半導(dǎo)體泵浦激光器都采用側(cè)面泵浦，側(cè)面泵浦與端面泵浦比較，具有效率低、發(fā)散角大的缺點(diǎn)，端面泵浦可通過泵浦光和激光模式的較好的匹配，實(shí)現(xiàn)脈沖激光基模輸出，提高脈沖激光光束質(zhì)量，隨著脈沖半導(dǎo)體巴條功率的提高，單巴條端面泵浦脈沖激光器的輸出能量已經(jīng)可以滿足激光測(cè)距、照射的能量需求，另外，采用單條半導(dǎo)體巴條端面泵浦Nd：KGW激光晶體的技術(shù)方案，利用Nd：KGW激光晶體寬吸收光譜和端面泵浦長(zhǎng)吸收深度的特性，降低對(duì)單條半導(dǎo)體巴條的溫控要求，提高激光器寬溫度范圍工作適應(yīng)性，降低了激光器工作功耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是：為解決傳統(tǒng)激光測(cè)距、激光照射用半導(dǎo)體端面泵浦激光器效率低、發(fā)散角大、必須溫控的問題，特提供一種小型化單巴條端面泵浦脈沖激光器。
本發(fā)明利用Nd：KGW激光晶體寬吸收光譜和端面泵浦長(zhǎng)吸收深度的特性，降低對(duì)單條半導(dǎo)體巴條的溫控要求，提高激光器寬溫度范圍工作適應(yīng)性，降低了激光器工作功耗。由于單條半導(dǎo)體巴條端面泵浦可很好的與激光模式匹配，可實(shí)現(xiàn)激光器高效率、高光束質(zhì)量輸出。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：一種小型化單巴條端面泵浦脈沖激光器，該脈沖激光器由單條半導(dǎo)體巴條2、耦合透鏡一3、耦合透鏡二4、激光器后腔鏡5、Nd：KGW激光晶體6、折返角鏡7、偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片10、激光器輸出鏡11，溫度傳感器12、半導(dǎo)體激光器電源13、電熱棒14、散熱風(fēng)扇15組成。將零部件單條半導(dǎo)體巴條2、耦合透鏡一3、耦合透鏡二4、激光器后腔鏡5、Nd：KGW激光晶體6、折返角鏡7、偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片10、激光器輸出鏡11沿激光光路依次排列安裝在激光器機(jī)體1上構(gòu)成激光器激光發(fā)生單元，該激光發(fā)生單元用導(dǎo)線連接半導(dǎo)體激光器電源13；溫度傳感器12、電熱棒14、散熱風(fēng)扇15安裝在單條半導(dǎo)體巴條2熱沉上，并用導(dǎo)線分別連接半導(dǎo)體激光器電源13，用于控制單條半導(dǎo)體巴條2的工作溫度；單條半導(dǎo)體巴條2，耦合透鏡一3，耦合透鏡二4依次排列構(gòu)成激光器系統(tǒng)；激光器后腔鏡5，Nd：KGW激光晶體6，折返鏡7，電光調(diào)Q開關(guān)9，1/4波片10、激光器輸出鏡11依次排列安裝構(gòu)成激光器諧振腔。半導(dǎo)體激光器電源13為激光器激光發(fā)生單元和溫度傳感器12、電熱棒14、散熱風(fēng)扇15工作提供控制和供電。
折返角鏡7折返光路減小激光器體積，所述激光器激光發(fā)生單元中的偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片10組成的電光調(diào)Q或者用Cr4+：YAG被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)代替，采用Cr4+：YAG被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)的激光器諧振腔能除去折返角鏡7，將激光器輸出鏡11前移縮短腔長(zhǎng)，便于實(shí)現(xiàn)更短脈沖激光輸出。
所述單條半導(dǎo)體巴條2采用單巴條封裝的準(zhǔn)連續(xù)傳導(dǎo)冷卻808nm波長(zhǎng)泵浦模塊，其功率范圍為0-300W；單條半導(dǎo)體巴條2加裝快軸壓縮，經(jīng)快軸壓縮的單條半導(dǎo)體巴條2快軸發(fā)散角為0.25°(半角)，慢軸反三角為8°(半角)；耦合透鏡一和耦合透鏡二組成的耦合系統(tǒng)用于整形單條半導(dǎo)體巴條2慢軸，使其激光快軸在Nd：KGW激光晶體6中聚焦，耦合透鏡一3和耦合透鏡二4鍍808nm寬光譜增透膜。單條半導(dǎo)體巴條2封裝在無氧銅熱沉上，當(dāng)熱沉溫度低于25℃時(shí)由電熱棒14將其加熱到25℃以上，當(dāng)熱沉溫度高于60℃時(shí)由散熱風(fēng)扇15將其降溫到50℃以下，控制單條半導(dǎo)體巴條2在25℃-50℃的溫度范圍內(nèi)。
與傳統(tǒng)激光晶體Nd：YAG相比，Nd：KGW具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：在810nm吸收線附近，，Nd：KGW的半寬度為12nm，比Nd：YAG的1.5nm寬得多，更大的吸收截面和更寬的吸收線寬，有利于高效吸收LD抽運(yùn)輻射和降低嚴(yán)格控制LD溫度的要求；晶體摻雜原子數(shù)分?jǐn)?shù)高，到8％時(shí)仍未發(fā)現(xiàn)明顯的濃度猝滅效應(yīng)。所述Nd：KGW激光晶體6采用高摻雜濃度的Nd：KGW激光晶體，采用端面泵浦提高晶體的吸收深度，便于實(shí)現(xiàn)免溫控下激光穩(wěn)定輸出；本發(fā)明采用Nd：KGW激光晶體6，摻雜濃度為2％-5％，b軸切割，尺寸為4×4×30mm，其中4×4mm的兩個(gè)面為端面，端面鍍膜1.06μmHT，795-830nmHT；Nd：KGW晶體6是由銦箔緊密包裹后安裝在紫銅熱沉上，便于Nd：KGW激光晶體6廢熱及時(shí)傳導(dǎo)給熱沉散熱。
激光器后腔鏡5為平面鏡，腔內(nèi)面鍍膜1.06μmHR，795-830nmHT，腔外面鍍膜1.06μm HT，795-830nmHT，激光器后腔鏡5為平面鏡安裝固定在鏡架上，并與Nd：KGW晶體6端面平行。
折返角鏡7由角錐棱鏡加工而成，折返角鏡7的透射面鍍1.06μmHT膜，折返角鏡7的反射面鍍1.06μmHR膜，折返角鏡7的角度加工誤差小于5″。
偏振片8安裝在一個(gè)可繞著光軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)上，激光器調(diào)試過程中需要旋轉(zhuǎn)偏振片8以實(shí)現(xiàn)與Nd：KGW晶體6偏振方向一致。
激光器電光調(diào)Q開關(guān)9采用RTP電光調(diào)Q開關(guān)，RTP電光調(diào)Q開關(guān)溫度適應(yīng)性強(qiáng)，滿足高低溫要求，不潮解，開關(guān)電壓低，便于激光器小型化設(shè)計(jì)。
1/4波片10安裝在一個(gè)可繞著光軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)上，激光器調(diào)試過程中需要旋轉(zhuǎn)1/4波片10實(shí)現(xiàn)激光器最大脈沖能量。
激光器輸出鏡11為平面鏡，腔內(nèi)面鍍膜1.06μm 20％透射，腔外面鍍膜1.06μmHT激光器輸出鏡11安裝固定在鏡架上，鏡面與光軸垂直。
一種小型化單巴條端面泵浦脈沖激光器，調(diào)試中先取出1/4波片10，接通電源，啟動(dòng)單條半導(dǎo)體巴條2，控制其溫度使其中心波長(zhǎng)為808nm，切斷RTP電光調(diào)Q開關(guān)，啟動(dòng)半導(dǎo)體激光器電源為單條半導(dǎo)體巴條2供電，單條半導(dǎo)體巴條2輸出200μs泵浦脈沖，調(diào)試激光器后腔鏡5和激光器輸出鏡11使激光發(fā)生單元出射激光能量最大；然后加裝1/4波片10，垂直于激光光軸旋轉(zhuǎn)1/4波片10使激光無輸出，此時(shí)激光處于關(guān)斷狀態(tài)；然后打開RTP電光調(diào)Q開關(guān)，RTP電光調(diào)Q開關(guān)時(shí)序與單條半導(dǎo)體巴條2泵浦脈沖同步，延遲為200μs，進(jìn)一步調(diào)試激光器后腔鏡5和激光器輸出鏡11獲得脈沖激光輸出；激光器工作過程中半導(dǎo)體激光器電源控制溫度傳感器12、電熱棒14、散熱風(fēng)扇15工作使單條半導(dǎo)體巴條2的輸出波長(zhǎng)工作在808nm附近。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明單條半導(dǎo)體巴條在工作時(shí)間內(nèi)的發(fā)射波長(zhǎng)與Nd：KGW激光晶體較寬的吸收譜線相匹配，實(shí)現(xiàn)激光器大溫度范圍的穩(wěn)定工作；本發(fā)明激光器成品體積小、重量輕、可靠性高和效率高，廣泛適用于激光測(cè)距、照射和成像等領(lǐng)域。
附圖說明
圖1、為本小型化單巴條端面泵浦脈沖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中：1、激光器機(jī)體，2、單條半導(dǎo)體巴條，3、耦合透鏡一，4、耦合透鏡二，5、激光器后腔鏡，6、Nd：KGW激光晶體，7、折返角鏡，8、偏振片，9、電光調(diào)Q開關(guān)，10、1/4波片，11、激光器輸出鏡，12、溫度傳感器，13、半導(dǎo)體激光器電源，14、電熱棒，15、散熱風(fēng)扇。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
根據(jù)圖1所示，本發(fā)明提供的一種小型化單巴條端面泵浦脈沖激光器由激光器機(jī)體1、單條半導(dǎo)體巴條2、耦合透鏡一3、耦合透鏡二4、激光器后腔鏡5、Nd：KGW激光晶體6、折返角鏡7、偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片10、激光器輸出鏡11、溫度傳感器12、半導(dǎo)體激光電源13部件、電熱棒14和散熱風(fēng)扇15構(gòu)成，結(jié)構(gòu)特征是：除激光器機(jī)體1和半導(dǎo)體激光電源13外的部件都安裝在激光器機(jī)體1上，溫度傳感器12、電熱棒14和散熱風(fēng)扇15安裝在單條半導(dǎo)體巴條2熱沉上，用于控制其在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)工作，單條半導(dǎo)體巴條2、耦合透鏡一3、耦合透鏡二4依次排列構(gòu)成激光器泵浦系統(tǒng)；激光器后腔鏡5、Nd：KGW激光晶體6、折返角鏡7、偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片10、激光器輸出鏡11沿光路依次排列安裝構(gòu)成激光器諧振腔。
激光器泵浦系統(tǒng)由單條半導(dǎo)體巴條2、耦合透鏡一3、耦合透鏡二4依次排列構(gòu)成，單條半導(dǎo)體巴條2經(jīng)耦合透鏡一3和耦合透鏡二4耦合后在Nd：KGW激光晶體6中聚焦。
所述激光諧振腔自激光器后腔鏡5、Nd：KGW激光晶體6、折返角鏡7、偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片10、激光器輸出鏡11沿光路依次排列構(gòu)成。其中偏振片8、電光調(diào)Q開關(guān)9、1/4波片組成的電光調(diào)Q也可以由Cr4+：YAG被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)代替，采用Cr4+：YAG被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)的激光器諧振腔可以省去折返角鏡7，激光器輸出鏡11前移縮短腔長(zhǎng)，便于實(shí)現(xiàn)更短脈沖激光輸出。