一种人眼安全激光装置的制作方法

1.本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种人眼安全激光装置。


背景技术：

2.随着激光技术在激光测距、激光成像、激光雷达等军事领域中得到不断发展应用，激光设备的人眼安全要求越来越受到关注，一种人眼安全激光设备是解决此要求的重要措施之一。在复杂应用环境中，对人眼安全激光装置的可靠性和环境适应性提出很大挑战，因此，设计一种可靠性好，抗失调能力强的人眼安全激光设备十分重要。
3.军用和空间激光探测器系统一般都应用于温度、振动、冲击等苛刻野战环境条件下，其要求激光器应具备极高的抗失调特性，而人眼安全激光装置是一种拥有泵浦光谐振腔和信号光谐振腔的双腔多腔镜系统，泵浦光与信号光对谐振腔依赖较大，稳定的参量转换需要谐振腔有较高的机械稳定性和热稳定性。而传统镜面激光器无法在复杂环境中维持光学对准，同时在高重复频率泵浦条件下，激光晶体热分布不均，容易产生热畸变导致激光光束质量差，输出不稳定等问题，激光器可靠性难以保证，采用保罗棱镜可有效消除环境冲击、振动、热畸变等因素造成的失调对准。


技术实现要素：

4.本发明主要目的在于提供一种人眼安全激光装置，其具有补偿谐振腔内激光晶体热畸变以及热致双折射，匀化腔内的光场分布的优点，在复杂环境中仍能维持光学对准，可靠性好，抗失调能力强。
5.本发明所采用的技术方案是：
6.提供一种人眼安全激光装置，包括光源激励光路、频率转换光路、光路反转镜组和输出镜，所述光源激励光路与频率转换光路为单端输入输出光学组件，且二者沿光轴平行设置；所述光源激励光路与频率转换光路的输入输出端口后设置所述光路反转镜组，实现光路的反转；所述输出镜与所述频率转换光路同光轴设置在所述光路反转镜组后端；
7.所述光源激励光路包括沿光轴依次设置的第一保罗棱镜、关门波片、电光调q开关、偏振分光棱镜和泵浦激光光源，实现激光信号的产生和调q，所述第一保罗棱镜的屋脊棱线与所述光源激励光路的光轴成45
°
；
8.所述频率转换光路包括沿光轴依次设置的第二保罗棱镜、ktp晶体和光楔对，实现所述泵浦激光光源产生的激光信号的频率转换与谐振；
9.所述光路反转镜组包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜的反射面的法线和第二反射镜的反射面的法线正交设置，第一反射镜的反射面的法线与所述光源激励光路的光轴成45
°
，第二反射镜的反射面的法线与所述频率转换光路的光轴成45
°
。
10.接上述技术方案，泵浦激光光源为半导体交叉泵浦板条激光晶体，所述板条激光晶体为nd:yag，尺寸为4mm*4mm*25mm，端面镀有1064nm增透膜。
11.接上述技术方案，第一保罗棱镜通光面镀有1064nm增透膜。
12.接上述技术方案，关门波片为0.57λ石英零级波片。
13.接上述技术方案，电光调q开关为kd*p或者rtp调q晶体。
14.接上述技术方案，第二保罗棱镜通光面镀有1064nm增透膜和1570nm增透膜。
15.接上述技术方案，第一反射镜通光面镀有1064nm全反射膜，所述第二反射镜镀有1064nm高反膜和1570nm增透膜。
16.接上述技术方案，ktp晶体通过非线性频率转换产生信号光，ktp晶体尺寸为6mm*6mm*25mm，双端面镀有1064nm增透膜和1570nm增透膜。
17.接上述技术方案，光楔对包括直径为12mm，厚度为5mm，楔角为10
′
的两个光楔。
18.本发明产生的有益效果是：本发明提供一种人眼安全激光装置，通过光路反转镜组实现光轴平行设置的光源激励光路、频率转换光路的光信号的反转耦合与振荡，最后输出人眼安全激光；光源激励光路、频率转换光路采用保罗棱镜实现光信号的单端输入输出。本发明的装置采用利用双保罗棱镜自准直的互换振荡匀化激光谐振腔内的光场分布，解决内腔式光参量振荡的信号光输出不稳定，腔内局部光功率密度较高引起光学损伤等工程问题，保证了高重复频率下较高的光束质量输出，可靠性好，抗失调能力强。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施例的本发明人眼安全激光装置的结构示意图。
21.图中：1、光源激励光路；2、频率转换光路；3、光路反转镜组；4、输出镜；11、第一保罗棱镜；12、关门波片；13、电光调q开关；14、偏振分光棱镜；15、泵浦激光光源；21、第二保罗棱镜；22、ktp晶体；23、光楔对；31、第一反射镜；32、第二反射镜。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.本发明提供一种人眼安全激光装置，如图1所示，包括光源激励光路1、频率转换光路2、光路反转镜组3和输出镜4，光源激励光路1与频率转换光路2为单端输入输出光学组件，且二者沿光轴平行设置；光源激励光路1与频率转换光路2的输入输出端口后设置光路反转镜组3，实现光路的反转；输出镜4与频率转换光路2同光轴设置在光路反转镜组3后端。
24.光源激励光路1包括沿光轴依次设置的第一保罗棱镜11、关门波片12、电光调q开关13、偏振分光棱镜14和泵浦激光光源14，实现激光信号的产生和调q，第一保罗棱镜11的屋脊棱线与光源激励光路1的光轴成45
°
。
25.第一保罗棱镜11实现光源激励光路1的激光信号的同光路折返，实现光信号的单端输入输出。其中第一保罗棱镜11、关门波片12、电光调q开关13、偏振分光棱镜14形成加压式电光调q组件。泵浦激光光源15的主要作用是激光晶体在腔内通过调q原理光在光路中来
回振荡提供泵浦光。泵浦激光光源15发出的无规则的光经过偏振分光棱镜14变成线偏振光来回经过关门波片12时，相位旋转π/2，电光调q开关13在未加λ/4电压时，通过关门波片12后往返通过它的线偏振光的偏振方向旋转π/2不能再通过偏振分光棱镜14，此时谐振腔损耗最大，激光腔处于“关门”状态；当激光上能级粒子数积累最大时，在电光调q开关13施加λ/4电压，腔内产生雪崩式的激光振荡，从而可以输出高峰值功率的调q巨脉冲。
26.频率转换光路2包括沿光轴依次设置的第二保罗棱镜22、ktp晶体23和光楔对24，实现泵浦激光光源15产生的激光信号的频率转换与谐振。第二保罗棱镜22实现频率转换光路2的激光信号的同光路折返，实现光信号的单端输入输出。ktp晶体通过非线性频率转换产生信号光，主要实现泵浦激光光源15产生的1064nm激光信号转换为1570nm人眼安全激光信号。第二保罗棱镜21与第一保罗棱镜11共同作用将激光晶体上下、左右方向自准直相互匀化，补偿在高重频下激光晶体热分布不均导致的光束质量差等问题。
27.光路反转镜组3包括第一反射镜31和第二反射镜32，第一反射镜31的反射面的法线和第二反射镜32的反射面的法线正交设置，第一反射镜31的反射面的法线与光源激励光路1的光轴成45
°
，第二反射镜32的反射面的法线与频率转换光路2的光轴成45
°
。
28.本发明的光源激励光路1、频率转换光路2、光路反转镜组3利用双保罗棱镜自准直特性形成光信号准直谐振腔，实现泵浦激光光源15产生的1064nm激光信号的谐振，同时匀化谐振腔内激光晶体热畸变的光场分布，解决内腔式光参量振荡的信号光输出不稳定,腔内局部光功率密度较高引起光学损伤等工程问题。频率转换光路2、第二反射镜32和输出镜4组成信号光谐振腔和1570nm人眼安全激光信号的输出，保证了高重复频率下较高的光束质量输出。
29.作为最优实施例，泵浦激光光源15为半导体交叉泵浦板条激光晶体，板条激光晶体为nd:yag，尺寸为4mm*4mm*25mm，端面镀有1064nm增透膜，主要用于1064nm激光信号的产生。
30.作为最优实施例，第一保罗棱镜11通光面镀有1064nm增透膜，该第一保罗棱镜11主要用于匀化腔内光场。
31.作为最优实施例，关门波片12为0.57λ石英零级波片。
32.作为最优实施例，电光调q开关13为kd*p或者rtp调q晶体。
33.作为最优实施例，第二保罗棱镜21通光面镀有1064nm增透膜和1570nm增透膜。
34.作为最优实施例，第一反射镜31通光面镀有1064nm全反射膜，第二反射镜32镀有1064nm高反膜和1570nm增透膜。
35.作为最优实施例，ktp晶体22尺寸为6mm*6mm*25mm，双端面镀有1064nm增透膜和1570nm增透膜。ktp晶体22通过非线性频率转换产生信号光，实现1064nm光信号到1570nm人眼安全激光信号的产生。
36.作为最优实施例，光楔对23包括直径为12mm，厚度为5mm，楔角为10
′
的两个光楔。光楔对23可以对谐振腔光路的高精度旋转，实现谐振腔光路的准直。
37.需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
38.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，
而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种人眼安全激光装置，其特征在于，包括光源激励光路、频率转换光路、光路反转镜组和输出镜，所述光源激励光路与频率转换光路为单端输入输出光学组件，且二者沿光轴平行设置；所述光源激励光路与频率转换光路的输入输出端口后设置所述光路反转镜组，实现光路的反转；所述输出镜与所述频率转换光路同光轴设置在所述光路反转镜组后端；所述光源激励光路包括沿光轴依次设置的第一保罗棱镜、关门波片、电光调q开关、偏振分光棱镜和泵浦激光光源，实现激光信号的产生和调q，所述第一保罗棱镜的屋脊棱线与所述光源激励光路的光轴成45
°
；所述频率转换光路包括沿光轴依次设置的第二保罗棱镜、ktp晶体和光楔对，实现所述泵浦激光光源产生的激光信号的频率转换与谐振；所述光路反转镜组包括第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜的反射面的法线和第二反射镜的反射面的法线正交设置，第一反射镜的反射面的法线与所述光源激励光路的光轴成45
°
，第二反射镜的反射面的法线与所述频率转换光路的光轴成45
°
。2.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在于，所述泵浦激光光源为半导体交叉泵浦板条激光晶体，所述板条激光晶体为nd:yag，尺寸为4mm*4mm*25mm，端面镀有1064nm增透膜。3.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在于，所述第一保罗棱镜通光面镀有1064nm增透膜。4.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在，所述关门波片为0.57λ石英零级波片。5.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在，所述电光调q开关为kd*p或者rtp调q晶体。6.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在，所述第二保罗棱镜通光面镀有1064nm增透膜和1570nm增透膜。7.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在，所述第一反射镜通光面镀有1064nm全反射膜，所述第二反射镜镀有1064nm高反膜和1570nm增透膜。8.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在，所述ktp晶体通过非线性频率转换产生信号光，ktp晶体尺寸为6mm*6mm*25mm，双端面镀有1064nm增透膜和1570nm增透膜。9.根据权利要求1所述的一种人眼安全激光装置，其特征在，所述光楔对包括直径为12mm，厚度为5mm，楔角为10
′
的两个光楔。

技术总结
本发明公开了一种人眼安全激光装置，包括光源激励光路、频率转换光路、光路反转镜组和输出镜，所述光源激励光路与频率转换光路为单端输入输出光学组件，且二者沿光轴平行设置；所述光源激励光路与频率转换光路的输入输出端口后设置所述光路反转镜组，实现光路的反转；所述输出镜与所述频率转换光路同光轴设置在所述光路反转镜组后端。本发明的装置采用双保罗棱镜结构，匀化谐振腔内的光场分布，保证了高重复频率下较高的光束质量输出，可靠性好，抗失调能力强。抗失调能力强。抗失调能力强。


技术研发人员：刘建友 刘在洲 席文强 许韬 白云昌 杨松
受保护的技术使用者：湖北久之洋红外系统股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/7/19