本發(fā)明涉及一種脈沖泵浦主動調(diào)q激光器，特別是脈沖泵浦和主動調(diào)q聯(lián)合控制輸出雙脈寬脈沖的激光器。

背景技術：

脈沖泵浦主動調(diào)q固體激光器，主要由脈沖泵浦源，激光工作介質(zhì)和主動調(diào)q器件組成。脈沖泵浦源發(fā)射脈沖泵浦光，通過端面或者側(cè)面泵浦照射激光工作介質(zhì)由于脈沖泵浦的峰值功率較高，泵浦速率很高，激光增益介質(zhì)很快達到并超過閾值，產(chǎn)生受激輻射，產(chǎn)生一巨脈沖。由于脈沖泵浦源值只存在受激輻射階段，其輸出激光脈寬與泵浦脈寬有關。其輸出的脈沖一般較快q窄。

q調(diào)制原理：通過調(diào)制激光諧振腔內(nèi)的損耗因子，使其按照規(guī)定的程序變化，在泵浦剛開始時，先積累反轉(zhuǎn)粒子數(shù)，然后，腔內(nèi)損耗因子降低，閾值隨之降低，反轉(zhuǎn)集居數(shù)大大超過閾值，受激輻射隨之增強。存在兩個階段，儲能階段和受激輻射階段。激光工作介質(zhì)將泵浦能量轉(zhuǎn)化為激光能量。主動調(diào)q元件主要用于控制腔內(nèi)的損耗，以實現(xiàn)激光脈沖的輸出。

主動調(diào)q的基本原理：諧振腔損耗由外部驅(qū)動源控制，稱為主動調(diào)q。包括轉(zhuǎn)動調(diào)q、電光調(diào)q、和聲光調(diào)q。便于調(diào)節(jié)。

脈沖泵浦主動調(diào)q激光器加壓時間受控制器集中控制，而控制器與光電傳感器相連，根據(jù)信號的反饋信息來調(diào)節(jié)控制器的工作狀態(tài)，及脈沖泵浦源和主動調(diào)q器件相對于脈沖泵浦源之間的延時，使其能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖泵浦發(fā)揮作用輸出寬脈寬脈沖和主動調(diào)q元件控制的窄脈寬脈沖交替穩(wěn)定輸出激光。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種脈沖泵浦主動調(diào)q輸出雙脈寬脈沖交替出現(xiàn)的激光器，可產(chǎn)生脈沖泵浦控制的寬脈沖和主動調(diào)q控制的窄脈沖交替輸出的特性。

本發(fā)明提供一種脈沖泵浦主動調(diào)q輸出雙脈寬脈沖的激光器，包括：

一脈沖泵浦源：

一耦合裝置，其輸入端與脈沖泵浦源的輸出端連接；

一激光諧振腔，其位于耦合裝置的輸出光路上；

一光電傳感器，其位于激光諧振腔的輸出光路上；

一控制器，其輸入端與光電傳感器的輸出端連接，該控制器的一輸出端口1與激光諧振腔一輸入端連接，該控制器的另一輸出端口2與脈沖泵浦源的輸入端連接。

本發(fā)明還提供一種脈沖泵浦主動調(diào)q輸出雙脈寬脈沖的激光器，包括：

一脈沖泵浦源：

一激光諧振腔，其一輸入端與脈沖泵浦源的輸出端連接；

一光電傳感器，其輸入端位于激光諧振腔的輸出光路上；

一控制器，其輸入端與光電傳感器的輸出端連接，該控制器的一輸出端口1與激光諧振腔另一輸入端連接；該控制器的另一輸出端口2與脈沖泵浦源的輸入端連接。

本發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明的脈沖泵浦主動調(diào)q激光器，其調(diào)q過程可以通過主動調(diào)q器件來進行控制，從而實現(xiàn)窄脈寬脈沖的輸出。脈沖泵浦單獨控制時，主動調(diào)q器件處于關斷期間，不發(fā)揮作用，脈沖泵浦發(fā)揮作用，輸出寬脈沖；當主動調(diào)q器件工作時，其發(fā)揮主要作用，輸出窄脈寬脈沖；主動調(diào)q的開關時間根據(jù)光電傳感器的反饋信號進行調(diào)節(jié)，達到寬窄脈沖的交替出現(xiàn)。

附圖說明

為了進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，下面結合實例及附圖對本發(fā)明進行進一步的說明，其中：

圖1是本發(fā)明第一實施例的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實施例的結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1第一實施案例結構示意圖所示，本發(fā)明提供一種脈沖泵浦主動調(diào)q輸出雙脈寬脈沖的激光器，包括：

一脈沖泵浦源10，所述的脈沖泵浦源10包括半導體激光器；脈沖泵浦源10提供泵浦脈沖，其脈沖寬度為250μs，功率為120w，中心波長808nm，重復頻率(10hz-1khz)可調(diào)，其作用為當其單獨工作時，激光器輸出寬激光脈沖，重復頻率與泵浦脈沖頻率一樣；脈沖泵浦源10的輸入端與后續(xù)的控制器14的一輸出端2相連，其工作狀態(tài)受控制器14的控制；其輸出端與耦合裝置11相連；

一耦合裝置11，其輸入端與脈沖泵浦源10的輸出端連接；耦合裝置11為耦合光纖或耦合透鏡組，其作用為脈沖泵浦源10出射的泵浦脈沖進行光束準直、聚焦，使泵浦光入射到激光增益介質(zhì)122上的光斑大小與激光諧振腔的光斑相匹配；第一實施案例采用1∶1的耦合透鏡組。

一激光諧振腔12，其位于耦合裝置11的輸出光路上；

其中所述的激光諧振腔12包括：

本案例一采用平平腔：一前腔鏡121、一激光增益介質(zhì)122、一主動調(diào)q器件123和一后腔鏡124組成，其中該前腔鏡121、激光增益介質(zhì)122、主動調(diào)q器件123和后腔鏡124依序位于同一光路上；

激光諧振腔12的腔型可以為平平腔(即前后端鏡都為平面鏡)、平凹腔(即前腔面為平面鏡，后端面為凹面鏡)、平凸腔(即前腔面為平面鏡，后端面為凸面鏡)、凹平腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為平面鏡)、凸平腔(即前腔面為凸面鏡，后端面為平面鏡)、凹凹腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為凹面鏡)、凹凸腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為凸面鏡)、凸凹腔(即前腔面為凸面鏡，后端面為凹面鏡)、凹凸腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為凸面鏡)凸凸腔(即前腔面為凸面鏡，后端面為凸面鏡)，或者為其他腔型；

其中所述的激光增益介質(zhì)122是脈沖泵浦源10的增益介質(zhì)，激光增益介質(zhì)122的增益介質(zhì)的材料是nd：yvo4、nd：yag、nd：yap、er：yag、cr：yag、nd：glass、yb：glass、er：glass或ti：sapphire等可以產(chǎn)生激光的增益介質(zhì)，其可以通過吸收泵浦脈沖產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過諧振腔產(chǎn)生脈沖激光，第一實施案例采用nd：yvo4作為增益介質(zhì)材料；

激光諧振腔12內(nèi)的主動調(diào)q器件123是聲光調(diào)制器、電光調(diào)制器或轉(zhuǎn)鏡調(diào)q；

主動調(diào)q器件123位于激光諧振腔12中，與前腔鏡121、激光增益介質(zhì)122、主動調(diào)q器件123、后腔鏡124依序位于同一光路上，主動調(diào)q器件控制諧振腔內(nèi)的損耗因子，以產(chǎn)生激光脈沖，所述的主動調(diào)q器件是聲光調(diào)q器件，其產(chǎn)生的脈沖寬度在0.01ns-1ms之間；第一實施案例采用聲光調(diào)q器件作為主動調(diào)q器件；

一光電傳感器13是光電倍增管、雪崩光電二極管、pin光電二極管、光電晶體管、條紋管、場效應管、光敏電阻或電荷耦合設備；其輸入端探測激光諧振腔12的輸出激光，其輸出端與后續(xù)的控制器14的輸入端相連，將探測的光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳遞控制器14；第一實施案例采用ingaas(pin)光電探測器作為光電傳感器13；

一控制器14，其輸入端與光電傳感器13的輸出端連接，接收光電傳感器13的電信號，對電信號進行分析，調(diào)節(jié)主動調(diào)q器件123和脈沖泵浦源10的工作狀態(tài)；

該控制器14的一輸出端口1與激光諧振腔12一輸入端連接，該輸入端與主動調(diào)q器件123相連，控制器14可以控制主動調(diào)q器件123的開關狀態(tài)、重復頻率等；該控制器14的另一輸出端口2與脈沖泵浦源10的輸入端連接，該控制器14可以控制脈沖泵浦源10的開關狀態(tài)、重復頻率等；同時控制器14可以控制主動調(diào)q器件123與脈沖泵浦源10之間的延時，使輸出的脈沖脈寬、重復頻率可調(diào)，輸出脈沖穩(wěn)定有序。

本發(fā)明輸出的寬脈沖由脈沖泵浦源10控制，脈寬為1ns-ms量級，窄脈寬脈沖由主動調(diào)q器件123控制，其脈寬為0.01ns-μm量級。

請參閱圖2第二實施案例示意圖所示，本發(fā)明提供一種脈沖泵浦主動調(diào)q輸出雙脈寬脈沖的激光器，包括：

一脈沖泵浦源10，所述的脈沖泵浦源10包括半導體激光器或閃光燈；第二實施案例采用脈沖泵浦源10，其輸出的泵浦脈沖與激光諧振腔12的一輸入端口相連，泵浦脈沖直接入射到激光增益介質(zhì)122；

一激光諧振腔12，其一輸入端與脈沖泵浦源10的輸入端口2連接，其中所述的激光諧振腔12包括：

一前腔鏡121、一激光增益介質(zhì)122、一主動調(diào)q器件123和一后腔鏡124組成，其中該前腔鏡121、激光增益介質(zhì)122、主動調(diào)q器件123和后腔鏡124依序位于同一光路上；

激光諧振腔12的腔型可以為平平腔(即前后端鏡都為平面鏡)、平凹腔(即前腔面為平面鏡，后端面為凹面鏡)、平凸腔(即前腔面為平面鏡，后端面為凸面鏡)、凹平腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為平面鏡)、凸平腔(即前腔面為凸面鏡，后端面為平面鏡)、凹凹腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為凹面鏡)、凹凸腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為凸面鏡)、凸凹腔(即前腔面為凸面鏡，后端面為凹面鏡)、凹凸腔(即前腔面為凹面鏡，后端面為凸面鏡)凸凸腔(即前腔面為凸面鏡，后端面為凸面鏡)，或者為其他腔型；

其中所述的激光增益介質(zhì)122是脈沖泵浦源10的增益介質(zhì)，激光增益介質(zhì)122的增益介質(zhì)的材料是nd：yvo4、nd：yag、nd：yap、er：yag、cr：yag、nd：glass、yb：glass、er：glass或ti：sapphire等可以產(chǎn)生激光的增益介質(zhì)，其可以通過吸收泵浦脈沖產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過諧振腔產(chǎn)生脈沖激光，第二實施案例采用nd：yag作為增益介質(zhì)材料；

其中所述的主動調(diào)q器件123是聲光調(diào)制器、電光調(diào)制器或轉(zhuǎn)鏡調(diào)q；

一光電傳感器13是光電倍增管、雪崩光電二極管、pin光電二極管、光電晶體管、條紋管、場效應管、光敏電阻或電荷耦合設備；其輸入端探測激光諧振腔12的輸出激光，其輸出端與后續(xù)的控制器14的輸入端相連，將探測的光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳遞控制器14；第二實施案例采用ingaas(pin)光電探測器作為光電傳感器13；

一控制器14，其輸入端與光電傳感器13的輸出端連接，接收光電傳感器13的電信號，對電信號進行分析，調(diào)節(jié)主動調(diào)q器件123和脈沖泵浦源10的工作狀態(tài)；

該控制器14的一輸出端口1與激光諧振腔12一輸入端連接，該輸入端與主動調(diào)q器件123相連，控制器14可以控制主動調(diào)q器件123的開關狀態(tài)、重復頻率等；該控制器14的另一輸出端口2與脈沖泵浦源10的輸入端連接，該控制器14同時可以控制脈沖泵浦源10的開關狀態(tài)、重復頻率等；同時控制器14可以控制主動調(diào)q器件123與脈沖泵浦源10之間的延時，使輸出的脈沖脈寬、重復頻率可調(diào)，輸出脈沖穩(wěn)定有序。

本發(fā)明輸出的寬脈沖由脈沖泵浦源10控制，脈寬為1ns-ms量級，窄脈寬脈沖由主動調(diào)q器件123控制，其脈寬為0.01ns-μm量級。

工作方式：

參閱第一實施案例圖1所示，本發(fā)明通過控制器14對脈沖泵浦10和主動調(diào)q器件123的工作狀態(tài)進行控制，得到脈沖泵浦源10單獨工作、主動調(diào)q器件不工作時，產(chǎn)生的寬脈寬脈沖；當脈沖泵浦源10和主動調(diào)q器件123同時工作時，產(chǎn)生窄脈寬脈沖；通過控制器14，調(diào)節(jié)脈沖泵浦源10和主動調(diào)q器件123之間的延時，得到穩(wěn)定的寬脈寬脈沖、窄脈寬脈沖的雙脈寬脈沖輸出激光器。

1.按照第一實施案例圖示進行安裝；

2.打開控制器14，調(diào)節(jié)使脈沖泵浦源10開始工作，出射泵浦脈沖，經(jīng)過耦合裝置11，入射到激光諧振腔12里面的激光增益介質(zhì)122，此時主動調(diào)q器件處于不工作狀態(tài)，經(jīng)過諧振腔12的震蕩，產(chǎn)生寬脈寬脈沖；

3.通過控制器14，調(diào)節(jié)主動調(diào)q器件123處于工作狀態(tài)，脈沖泵浦源10和主動調(diào)q器件123同時工作時，激光工作介質(zhì)122先進行能量儲存，再進行能量的釋放，產(chǎn)生窄脈寬脈沖；

4.激光諧振腔12產(chǎn)生的激光，經(jīng)光電傳感器13探測，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給控制器14，控制器14接收到脈沖信號后，調(diào)節(jié)主動調(diào)q器件123和泵浦脈沖源10的工作參數(shù)；同時對主動調(diào)q器件123與脈沖泵浦源10之間的延時進行調(diào)節(jié)；控制器14控制主動調(diào)q器件123在脈沖泵浦源10出射的相同脈沖間隔的脈沖間周期性工作，產(chǎn)生周期性的寬窄脈沖。

5.光電傳感器3探測激光脈沖，返回步驟2，對控制器10進行精確調(diào)節(jié)，產(chǎn)生周期性的寬窄雙脈寬脈沖。

參見圖1，脈沖泵浦源10采用光纖耦合的二極管激光器，波長為808nm，經(jīng)過透鏡組(耦合裝置11)，經(jīng)過激光諧振腔12前腔鏡121入射到激光增益介質(zhì)122。激光諧振腔12采用平平腔，前端鏡121鍍1064nm高反，808高透，后端鏡124鍍透過率10％，反射率90％的反射鏡，用于激光輸出。激光增益介質(zhì)122為nd：yvo4，摻雜濃度為0.5％，晶體長度為10mm，前后表面鍍808nm和1064nm的增透膜。主動調(diào)q器件123采用聲光調(diào)制器，光電傳感器13采用ingaas(pin)光電探測器。

打開控制器14，調(diào)節(jié)脈沖泵浦源10出射的脈沖泵浦光重復頻率為1khz、泵浦脈沖寬度為250μs，經(jīng)過耦合裝置11對激光晶體122nd：yvo4進行泵浦。此時只有脈沖泵浦源10發(fā)揮作用，進行受激輻射，產(chǎn)生寬脈寬脈沖，產(chǎn)生脈寬為100μs。

光電傳感器13接受脈沖激光，反饋給控制器14，控制器14調(diào)節(jié)聲光調(diào)q器件123的工作狀態(tài)，使聲光調(diào)q器件123在脈沖泵浦源10的間隔泵浦脈沖間進行工作。聲光調(diào)q器件123工作時，發(fā)揮主要作用，產(chǎn)生窄脈寬激光脈沖，脈寬為100ns。

當聲光調(diào)q器件123，在相同間隔泵浦脈沖中工作時，如果設置聲光器件123的重頻低，則產(chǎn)生一個窄脈沖，一個寬脈沖，一個窄脈沖周期性雙脈寬脈沖串；如果重頻高，則可以產(chǎn)生幾個窄脈沖，一個寬脈沖，幾個窄脈沖的雙脈寬脈沖串。

光電傳感器13接受出射脈沖，反饋到控制器14，調(diào)節(jié)聲光調(diào)q器件123與脈沖泵浦源10之間的延時，調(diào)節(jié)聲光調(diào)q器件123的參數(shù)，產(chǎn)生穩(wěn)定的周期性雙脈寬激光脈沖。

以上所述的具體實施，對本發(fā)明目的、技術方案和效果進行了進一步的詳細說明，應理解的是，以上所述為本發(fā)明的具體實施案例而已，并不是用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則內(nèi)，所做的任何修改、等同變換、改進，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。