一种声光调Q气流化学激光装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种声光调Q气流化学激光装置，该装置的谐振腔采用折叠稳定腔结构，沿输出激光的前进方向依次设置有闪耀光栅、声光Q开关、薄膜偏振片、增益介质、平面反射镜1、平面反射镜2和平凹前腔镜。本发明专利技术激光装置利用声光介质的声光效应进行调Q，通过对驱动电源信号施加调制信号，实现谐振腔高Q值和低Q值的周期性突变，从而实现气流化学激光器的调Q脉冲输出。其具有结构紧凑、功耗低、脉冲稳定性和可靠性好，能够实现高重复频率、高峰值功率的输出等优点，可广泛应用于光电对抗、激光遥感、激光探测等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种声光调Q气流化学激光装置
本专利技术属于化学激光器件领域，具体涉及一种声光调Q气流化学激光装置。
技术介绍
中红外波段的强相干光源在光电对抗、激光遥感、激光探测以及成分分析、工业加 工、医疗等领域都有着重要的应用。气流化学激光器工作在中红外光谱范围内，具有高功 率、高效率、工程放大性好等优点，是所期望的实用相干光源。目前，气流化学激光器大多是 连续波运行，如果激光器能以高重复频率、高峰值功率运行，其工作效率可以提高数十倍， 这使得连续波化学激光的脉冲化成为人们感兴趣的问题。 目前实现气流化学激光调Q输出的方法大都是采用机械调制的方法，主要分为转 盘调Q和转镜调Q。这两种Q开关都属于慢开关类型，采用转盘调Q，当腔内光功率密度较高 时，使得调制器通光孔受到损伤，降低激光器的平均功率。采用转镜调Q在一定条件下可以 得到脉冲激光输出，但它受制于输出多脉冲的影响，且噪声较大，转轴寿命较短，装配工艺 较高，并且采用这种方法很难得到几十千甚至上百千赫兹量级的重复频率的脉冲激光。因 此采用机械调Q的方式并不能够完全满足高重复频率、高峰值功率气流化学激光的运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种声光调Q气流化学激光装置。该装置 采用声光调Q的方法实现谐振腔高Q值和低Q值的周期性突变，从而实现气流化学激光器 的调Q脉冲输出。其具有结构紧凑、功耗低、脉冲稳定性和可靠性好，能够实现高重复频率、 高峰值功率的输出等优点。 为实现本专利技术的目的，具体技术解决方案是： -种声光调Q气流化学激光装置，包括真空室和光学谐振腔，所述光学谐振腔设 置于真空室内；其特征在于所述光学谐振腔包括：增益介质区，用于产生受激辐射光；薄膜 偏振片，用于将增益介质区所产生的福射光变为线偏振光；声光Q开关，用于控制薄膜偏振 片输出的线偏振光是否发生激光振荡；闪耀光栅，用于将入射的线偏振光中的满足光栅一 级衍射波长的光原路衍射回至增益介质区；平面反射镜1，用于将闪耀光栅原路衍射回增 益介质区的放大光反射至平面反射镜2 ;平面反射镜2,用于将平面反射镜1反射的光输出 至平凹前腔镜；平凹前腔镜，用于将平面反射镜2输出的光耦合输出。 本专利技术激光装置的工作过程如下：激光器内的反应介质发生化学反应后在谐振腔 内产生受激辐射，所需波长的激光经过闪耀光栅一级衍射后沿原路返回至谐振腔内。当声 光Q开关的驱动器打开时，高频电信号通过换能器变为超声信号，超声波作用于声光晶体， 由于光弹效应，使声光介质的折射率产生变化，形成等效的体相位光栅。当激光通过声光介 质时会产生衍射而溢出腔外，此时谐振腔处于低Q值状态，无法形成激光振荡，形成大量反 转粒子数。当突然关闭驱动器，谐振腔处于高Q值状态，反转粒子数瞬间跃迁至下能级，从 而形成巨脉冲，最终激光由平凹前腔镜耦合输出。通过对驱动器施加调制信号，实现谐振腔 高Q值和低Q值的周期性突变，从而实现激光器的调Q脉冲输出。 本专利技术的上述技术方案，所述的光学谐振腔为多程折叠腔，腔内光在平面反射镜1 和平面反射镜2上分别发生三次反射。 本专利技术的上述任一技术方案，所述真空室设有平面CaF2窗口，所述平面CaF 2窗口 与平凹前腔镜同光轴设置；平面CaF2窗口前后表面镀有增透膜。 本专利技术的上述任一技术方案，所述增益介质区的上游，沿气体流动方向依次设置 有燃烧头、燃烧室、超音速喷管、燃料注入区；所述增益介质区的下游设置有压力恢复系统。 本专利技术的上述任一技术方案，所述的闪耀光栅以Littrow自准直方式放置，腔内 激光以闪耀光栅的一级衍射振荡。 本专利技术的上述任一技术方案，所述的由平凹前腔镜耦合输出的激光经由真空室上 的平面CaF 2窗口输出，平面CaF2窗口前后表面镀有增透膜。 本专利技术的上述任一技术方案，所述的声光Q开关10中的声光调Q晶体为二氧化締 晶体，前后两个表面镀有增透膜。 本专利技术的上述任一技术方案，所述的声光Q开关10由驱动器11控制，米用外加方 波调制，可以实现1kHz?500kHz连续调节。 本专利技术具有以下优点： 1、激光装置采用声光调Q的方法，调制电压低、功耗小，易与连续激光器配合调Q， 且脉冲稳定性和可靠性好，有利于获得较高重复频率、较窄脉冲宽度和高峰值功率的激光 输出。 2、光学谐振腔内采用以Littrow自准直方式放置的闪耀光栅，可以实现气流化学 激光的选线输出，腔内激光以光栅一级振荡，输出f禹合镜输出，方法简单，易于调节。 3、光学谐振腔采用多程折叠腔结构，使得光路多次穿过增益介质区，能够更为有 效地提取增益介质区内的激活粒子，提高选线调Q激光的输出功率。 【附图说明】 图1为本专利技术一种声光调Q气流化学激光装置的结构示意图。 图2为本专利技术一种声光调Q气流化学激光装置光学谐振腔示意图。 【具体实施方式】 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但 不以任何方式限制本专利技术。本专利技术中所述使用的声光Q开关为英国古奇公司生产的 MQS027-7C2B41 型 Te02 声光 Q 开关。 如附图1所示，一种声光调Q气流化学激光装置的结构，包括一种声光调Q气流化 学激光装置，包括真空室5和光学谐振腔7,所述光学谐振腔7设置于真空室5内；所述光 学谐振腔7包括：增益介质区6,用于产生受激辐射光；薄膜偏振片12,用于将增益介质区6 所产生的福射光变为线偏振光；声光Q开关10,用于控制薄膜偏振片12输出的线偏振光是 否发生激光振荡；闪耀光栅9,用于选取入射的线偏振光上的一级衍射波长的光原路返回 至增益介质区6 ;平面反射镜113,用于将闪耀光栅9原路返回至增益介质区6的放大光反 射至平面反射镜214 ;平面反射镜214,用于将平面反射镜113反射的光输出至平凹前腔镜 (15);平凹前腔镜15,用于将平面反射镜214输出的光耦合输出。所述真空室5设有平面 CaF2窗口 16,所述平面CaF2窗口 16与平凹前腔镜15相对应；平面CaF2窗口 16前后表面 镀有增透膜。所述增益介质区6的下方，自下而上依次设置有燃烧头1、燃烧室2、超音速喷 管3、燃料注入区4 ;所述增益介质区6的上方设置有压力恢复系统8。 如附图2所示，当激光装置工作时，通过燃烧头1进行预混合并注入到燃烧室2内 的反应物在燃烧室2内充分燃烧并产生大量的氧化性原子，这些氧化性原子经过超音速喷 管3激射后迅速与燃料注入区4注入的燃料气体进行化学反应生成激发态的粒子。这些激 发态粒子由于超音速气流形成了增益介质区6。 由于增益介质区6内的激活粒子产生的是波长范围较宽的受激辐射光，闪耀光栅 9的角度被固定在所要选择激光波长所对应的角度上，其衍射角度被调整为选线波长所对 应的衍射角，满足光栅方(其中_、Θ分别是入射角和衍射角，d为刻 线间距离且本专利技术中d为l/420mm，m为衍射级次)。增益介质区6所产生的辐射光经过薄 膜偏振片12后变为线偏振光。当驱动器11打开时，高频电信号通过换能器变为超声信号， 超声波作用于声光Q开关10的声光晶体，由于光弹效应，使声光介质的折射率产生变化，当 激光通过声光介质时会产生衍射而溢出腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声光调Q气流化学激光装置，包括真空室（5）和光学谐振腔（7），所述光学谐振腔（7）设置于真空室（5）内；其特征在于所述光学谐振腔（7）包括：增益介质区（6），用于产生受激辐射光；薄膜偏振片（12），用于将增益介质区（6）所产生的辐射光变为线偏振光；声光Q开关（10），用于控制由薄膜偏振片（12）输出的线偏振光是否发生激光振荡；闪耀光栅（9），用于将入射的线偏振光中的满足光栅一级衍射波长的光原路衍射回至增益介质区（6）；平面反射镜1（13），用于将闪耀光栅（9）原路衍射回至增益介质区（6）的放大光反射至平面反射镜2（14）；平面反射镜2（14），用于将平面反射镜1（13）输出的光反射至平凹前腔镜（15）；平凹前腔镜（15），用于将平面反射镜2（14）输出的光耦合输出。

【技术特征摘要】
1. 一种声光调Q气流化学激光装置，包括真空室（5)和光学谐振腔（7)，所述光学谐振 腔（7)设置于真空室（5)内；其特征在于所述光学谐振腔（7)包括：增益介质区（6)，用于 产生受激福射光；薄膜偏振片（12)，用于将增益介质区（6)所产生的福射光变为线偏振光； 声光Q开关（10)，用于控制由薄膜偏振片（12)输出的线偏振光是否发生激光振荡；闪耀光 栅（9)，用于将入射的线偏振光中的满足光栅一级衍射波长的光原路衍射回至增益介质区 (6);平面反射镜1 (13)，用于将闪耀光栅（9)原路衍射回至增益介质区（6)的放大光反射 至平面反射镜2 (14);平面反射镜2 (14)，用于将平面反射镜1 (13)输出的光反射至平凹 前腔镜（15);平凹前腔镜（15)，用于将平面反射镜2 (14)输出的光耦合输出。2. 根据权利要求1所述的一种声光调Q气流化学激光装置，其特征在于：所述的光学 谐振腔（7)为多程反射折叠腔，腔内光在平面反射镜1 (13)和平面反射镜2 (14)上分别 发生三次反射。3. 根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元虎，多丽萍，金玉奇，唐书凯，李国富，李留成，于海军，汪健，曹靖，康元福，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21