可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，包括：泵浦陣列；晶體，晶體與泵浦陣列的輸出端相對(duì)；耦合鏡，耦合鏡設(shè)在泵浦陣列的輸出端與晶體的一側(cè)之間；反射鏡，反射鏡的鏡面與晶體的另一側(cè)相對(duì)；角位移傳感器，角位移傳感器與反射鏡相連；以及控制器，控制器分別與角位移傳感器和泵浦陣列相連，以在角位移傳感器檢測(cè)到反射鏡的角度變化時(shí)，根據(jù)反射鏡的角度變化調(diào)整泵浦陣列的發(fā)光區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，角位移傳感器可以采集到反射鏡的位移量信息，控制器進(jìn)行運(yùn)算得出改變?nèi)肷浣嵌群蟮恼丈鋮^(qū)域，使激光系統(tǒng)做到全時(shí)探測(cè)，實(shí)時(shí)反饋工作，降低泵浦能耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦。
【背景技術(shù)】
[0002]激光自I960年問(wèn)世至今，得到了空前發(fā)展，由于其亮度高，單色性好，準(zhǔn)直和聚焦性能好，已在科學(xué)研究，軍事國(guó)防，工業(yè)加工，天文觀測(cè)和信息傳波等領(lǐng)域得到的廣泛的應(yīng)用。
[0003]激光一般是由激光諧振腔產(chǎn)生，或經(jīng)激光放大器進(jìn)行放大后輸出。在振蕩器?放大器系統(tǒng)中，脈寬、光束發(fā)散角和光譜寬度主要取決于諧振腔，而脈沖能量和功率則由放大器決定。振蕩器在運(yùn)行時(shí)若輸出的能量較低，就會(huì)減小光束發(fā)散角，并使光譜寬度變窄。因此，振蕩器?放大器系統(tǒng)與單獨(dú)的振蕩器相比，其輸出的能量較高；或者在輸出光束的能量相同時(shí)，光束發(fā)散角減小、譜線(xiàn)寬度變窄。一般來(lái)說(shuō)，給激光振蕩器添加放大器的目的，就是增大輸出光束的亮度。如果需要更高的放大率，就要建立多級(jí)放大系統(tǒng)。
[0004]在設(shè)計(jì)激光放大器時(shí)，必須考慮增益和提取的能量，放大器引起的波前畸變和脈沖形狀崎變，放大系統(tǒng)中光學(xué)兀件的能量和功率S度，在放大器內(nèi)引起超福射或如激射的反饋。在設(shè)計(jì)放大器時(shí)，主要考慮的是從放大器中所能獲得的增益和提取的能量。放大器中棒的長(zhǎng)度主要取決于所需的增益，而考慮到損耗閥值，棒的直徑主要取決于所需要的輸出能量。
[0005]在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，激光的光強(qiáng)分布是限制激光應(yīng)用的一個(gè)主要因素。例如在激光刻蝕加工領(lǐng)域，就需要得到光強(qiáng)分布盡量均勻的平頂光束以達(dá)到最理想的刻蝕效果；而在需要激光聚焦的情況下(如激光焊接、激光的光纖耦合)，就希望得到光強(qiáng)分布盡量接近高斯型的基模高斯光束，從而提高激光聚焦后的光強(qiáng)并降低激光在焦點(diǎn)處的束腰半徑。因此，對(duì)激光強(qiáng)度分布的控制有著十分重要和現(xiàn)實(shí)的意義。目前的激光器都是固定角度入射，激光器在惡劣的使用環(huán)境下，光路可能會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)使反射鏡發(fā)生位移，使種子光得不到放大。這時(shí)當(dāng)位移后的種子光在放大器內(nèi)的位置發(fā)生改變，需要使泵浦光的分布區(qū)域及光強(qiáng)隨之改變，使輸出光模式不變。例如激光器在軍事上使用時(shí)，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境通常比較惡劣，外部環(huán)境的溫度變化劇烈，運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)受顛簸；在工業(yè)環(huán)境中使用時(shí)，同樣面臨外部環(huán)境溫度變化大和加工件裝卸時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)影響，這些因素都可能使激光器內(nèi)部元件產(chǎn)生位移，使光路發(fā)生改變。改變后的光路，不能夠及時(shí)得到修正，使激光器各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)降低乃至失去作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0007]有鑒于此，本發(fā)明需要提供一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，可以提高激光器在惡劣使用環(huán)境下的可靠性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，包括:泵浦陣列；晶體，所述晶體與所述泵浦陣列的輸出端相對(duì)；耦合鏡，所述耦合鏡設(shè)在所述泵浦陣列的輸出端與所述晶體的一側(cè)之間；反射鏡，所述反射鏡的鏡面與所述晶體的另一側(cè)相對(duì)；角位移傳感器，所述角位移傳感器與所述反射鏡相連；以及控制器，所述控制器分別與所述角位移傳感器和所述泵浦陣列相連，以在所述角位移傳感器檢測(cè)到反射鏡的角度變化時(shí)，根據(jù)反射鏡的角度變化調(diào)整所述泵浦陣列的發(fā)光區(qū)域。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，采用閉環(huán)控制設(shè)計(jì)，角位移傳感器可以采集到反射鏡的位移量信息，控制器進(jìn)行運(yùn)算得出改變?nèi)肷浣嵌群蟮恼丈鋮^(qū)域，由控制器調(diào)控泵浦陣列的照射區(qū)域，使激光系統(tǒng)做到全時(shí)探測(cè)，實(shí)時(shí)反饋工作，降低泵浦能耗，提高激光器在惡劣使用環(huán)境中的可靠性，有極高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，還具有如下附加技術(shù)特征:
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器包括:彼此相連的計(jì)算機(jī)和泵浦控制器，所述計(jì)算機(jī)與所述角位移傳感器相連，所述泵浦控制器與所述泵浦陣列相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述耦合鏡與所述泵浦陣列相對(duì)的面上設(shè)有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述耦合鏡與所述晶體相對(duì)的面上設(shè)有泵浦波長(zhǎng)的增透膜和種子光波長(zhǎng)的高反膜。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述晶體的兩側(cè)設(shè)有雙波長(zhǎng)增透膜。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦進(jìn)一步包括:鏡片夾具，所述鏡片夾具與所述反射鏡連接以固定所述反射鏡，所述鏡片夾具與所述角位移傳感器相連。
[0016]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦的角位移傳感器和反射鏡的連接示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦的泵浦陣列的示意圖，其示出了泵浦陣列的排布結(jié)構(gòu)，由多個(gè)小泵浦光源陣列組成。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0024]下文中將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意在本描述的實(shí)施例是示例，且本發(fā)明不局限于這里的描述的實(shí)施例。另外圖中的尺寸厚度等是為了便于理解而示出，所以附圖并非總是與真實(shí)結(jié)構(gòu)相匹配。
[0025]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦100，包括:泵浦陣列10、晶體20、耦合鏡30、反射鏡40、角位移傳感器50以及控制器60。
[0026]具體而言，晶體20可以與泵浦陣列10的輸出端相對(duì)。泵浦陣列10可以為激光放大提供能量較高的可尋址泵浦光照射。耦合鏡30設(shè)在泵浦陣列10的輸出端與晶體20的一側(cè)之間。反射鏡40的鏡面與晶體20的另一側(cè)相對(duì)。角位移傳感器50與反射鏡40相連，以檢測(cè)反射鏡40的轉(zhuǎn)動(dòng)角度?？刂破?0可以分別與角位移傳感器50和泵浦陣列10相連，以在角位移傳感器50檢測(cè)到反射鏡40的角度變化時(shí)，根據(jù)反射鏡40的角度變化調(diào)整泵浦陣列10的發(fā)光區(qū)域。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦100，采用閉環(huán)控制設(shè)計(jì)，角位移傳感器50可以采集到反射鏡40的位移量信息，控制器60進(jìn)行運(yùn)算得出改變?nèi)肷浣嵌群蟮恼丈鋮^(qū)域，由控制器60調(diào)控泵浦陣列10的發(fā)光區(qū)域以得到相應(yīng)的照射區(qū)域，使激光器做到全時(shí)探測(cè)，實(shí)時(shí)反饋工作，降低泵浦能耗，提高激光器在惡劣使用環(huán)境中的可靠性，有極高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0028]可以理解的是，當(dāng)激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)因外力或溫度變化發(fā)生改變，導(dǎo)致反射鏡發(fā)40生角度偏轉(zhuǎn)，種子光通過(guò)反射鏡反射的入射光角度也隨之改變，使在晶體內(nèi)的照射位置發(fā)生變化，通過(guò)調(diào)整泵浦陣列的發(fā)光區(qū)域以適應(yīng)種子光位置的改變。從而提高激光能量，降低泵浦能耗。
[0029]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制器60可以包括:彼此相連的計(jì)算機(jī)61和泵浦控制器62，計(jì)算機(jī)61可以與角位移傳感器50相連，泵浦控制器62可以與泵浦陣列10相連。由此,可以提供可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦100工作的可靠性。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，耦合鏡30與泵浦陣列10相對(duì)的面上設(shè)有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜(未示出)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，耦合鏡30與晶體20相對(duì)的面上設(shè)有泵浦波長(zhǎng)的增透膜和種子光波長(zhǎng)的高反膜。晶體20的兩側(cè)設(shè)有雙波長(zhǎng)增透膜。由此，可以將光源損耗降到最低。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦100可以進(jìn)一步包括:鏡片夾具70，述鏡片夾具70與反射鏡40連接以固定反射鏡40，鏡片夾具70與角位移傳感器50相連。[0032]可以理解的是，反射鏡40可以改變種子光的光路，改變后的種子光射向晶體20。反光鏡40可能發(fā)生旋轉(zhuǎn)的軸心位置與可以角位移傳感器50相連,例如與角位移傳感器50的頂端相連。泵浦陣列10為激光放大提供能量較高的可尋址泵浦光照射。角位移傳感器50探測(cè)反射鏡40改變角度的位置。經(jīng)計(jì)算機(jī)61測(cè)算，對(duì)陣列中的泵浦光進(jìn)行有選擇性的改變照射區(qū)域。角位移傳感器50檢測(cè)反射鏡40的位移量，并將信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)61進(jìn)行種子光入射角度的計(jì)算。計(jì)算機(jī)所計(jì)算出的照射區(qū)域開(kāi)關(guān)量傳遞給泵浦控制器62，由泵浦控制器62將開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換成對(duì)泵浦陣列10的開(kāi)關(guān)信號(hào)，對(duì)泵浦陣列10直接控制。
[0033]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦100可以包括:角位移傳感器50，反射鏡40安裝在鏡片夾具70上。角位移傳感器50頂部與反射鏡40相連，當(dāng)反射鏡40因外力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其檢測(cè)到反射鏡40的角位移量，并將信息傳遞給計(jì)算機(jī)61進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出種子光源經(jīng)反射鏡40發(fā)生角度改變后的照射區(qū)域；反射鏡40，改變種子光的傳播路徑，將種子光射入放大器，其與角位移傳感器50相連；耦合鏡30，其與泵浦陣列10相對(duì)的面鍍有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜，與晶體20相對(duì)的面鍍有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜和種子光波長(zhǎng)的高反膜，耦合鏡30可以起到通泵浦光反射種子光，使種子光不進(jìn)入泵浦端并完全被晶體20吸收以提高效率。晶體20，其用來(lái)將種子光進(jìn)行放大，兩個(gè)端面鍍有雙波長(zhǎng)增透膜，將光源損耗降到最低；泵浦陣列10，其提供放大系統(tǒng)的泵浦光，由于采用陣列形式，提供的泵浦光能量較高；角位移傳感器50將探測(cè)到的反射鏡40轉(zhuǎn)動(dòng)量信息傳遞給計(jì)算機(jī)61，計(jì)算機(jī)61計(jì)算出種子光因反射鏡40發(fā)生位移而產(chǎn)生的角度變化量。再由計(jì)算機(jī)61控制泵浦陣列10點(diǎn)亮新的發(fā)光區(qū)域。當(dāng)反射鏡40因某種原因改變角度，此時(shí)種子光照射在晶體20的位置也發(fā)生改變，泵浦陣列10經(jīng)計(jì)算機(jī)61控制，點(diǎn)亮種子光新的照射區(qū)域。通過(guò)調(diào)整后的泵浦光與種子光源進(jìn)入放大晶體進(jìn)行放大，能夠?qū)崟r(shí)修正泵浦光位置，對(duì)種子光實(shí)時(shí)放大，降低能耗。
[0034]本發(fā)明進(jìn)行入射角度檢查，使激光系統(tǒng)做到全時(shí)探測(cè)，全時(shí)反饋工作，降低泵浦能耗，提高激光器在惡劣使用環(huán)境中的可靠性，有極高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0035]本發(fā)明的實(shí)施例的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦100，種子光照射在反射鏡40上，再經(jīng)反射鏡40照射到放大器上。角位移傳感器50安裝在反射鏡40上，當(dāng)反射鏡40因振動(dòng)而產(chǎn)生角位移時(shí)，角位移傳感器50就能檢測(cè)到位移量的發(fā)生，并將信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)61，計(jì)算出種子光照射在放大器內(nèi)的晶體20上的新區(qū)域，再由泵浦控制器62操控泵浦陣列10，泵浦光按照新的種子光照射區(qū)域發(fā)射泵浦光。這種實(shí)時(shí)泵浦方式能夠有地效降低泵浦能耗。
[0036]泵浦陣列10可以提供高功率的泵浦光，泵浦光連接有控制器60，控制器60控制輸出泵浦光的輸出區(qū)域。晶體20鍍有雙波長(zhǎng)增透膜，將光源損耗降到最低。
[0037]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0038]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，其特征在于，包括: 泵浦陣列； 晶體，所述晶體與所述泵浦陣列的輸出端相對(duì)； 耦合鏡，所述耦合鏡設(shè)在所述泵浦陣列的輸出端與所述晶體的一側(cè)之間； 反射鏡，所述反射鏡的鏡面與所述晶體的另一側(cè)相對(duì)； 角位移傳感器，所述角位移傳感器與所述反射鏡相連；以及 控制器，所述控制器分別與所述角位移傳感器和所述泵浦陣列相連，以在所述角位移傳感器檢測(cè)到所述反射鏡的角度變化時(shí)，根據(jù)所述反射鏡的角度變化調(diào)整所述泵浦陣列的發(fā)光區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，其特征在于，所述控制器包括:彼此相連的計(jì)算機(jī)和泵浦控制器，所述計(jì)算機(jī)與所述角位移傳感器相連，所述泵浦控制器與所述泵浦陣列相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，其特征在于，所述耦合鏡與所述泵浦陣列相對(duì)的面上設(shè)有泵浦光波長(zhǎng)的增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，其特征在于，所述耦合鏡與所述晶體相對(duì)的面上設(shè)有泵浦波長(zhǎng)的增透膜和種子光波長(zhǎng)的高反膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，其特征在于，所述晶體的兩側(cè)設(shè)有雙波長(zhǎng)增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實(shí)現(xiàn)對(duì)變角度入射激光放大的尋址泵浦，其特征在于，進(jìn)一步包括:鏡片夾具，所述鏡片夾具與所述反射鏡連接以固定所述反射鏡，所述鏡片夾具與所述角位移傳感器相連。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK103682967SQ201310698912
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】黃磊, 鞏馬理, 閆平, 柳強(qiáng), 張海濤, 孫冶 申請(qǐng)人:清華大學(xué)