短时无制冷高温金绿宝石激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种短时无制冷高温金绿宝石激光器，是目前0.7‑0.8微米波段最重要的固体激光器之一。为满足某些特殊使用要求，它采用一种特别适合高温工作的金绿宝石激光晶体作激光介质，采用一种组合式氙灯作激光泵浦源，采用一种聚光腔测温器实时监测聚光腔温度变化，采用一种输出功率检测器实时检测高温激光输出功率；经综合处理后实现对组合式氙灯工作状态的自适应调控，确保金绿宝石激光晶体与组合式氙灯在规定时长内不损害，并实现激光功率的稳定输出。由于金绿宝石激光器的光束质量和单脉冲能量远高于同波段半导体激光，因此更适合小型平台激光跟踪、制导和照明，及便携式激光医疗设备。 1

Short-time uncooled high temperature Gold Emerald Laser

The invention relates to a short-time non refrigerating high-temperature alexandrite laser, which is currently one of the most important solid lasers in the 0.7 to 0.8 micron waveband. In order to meet some special requirements, it uses a kind of laser crystal, which is especially suitable for high temperature work, and uses a combined xenon lamp as the laser pump source. A kind of concentrating cavity thermometer is used to monitor the temperature change of the cavity in real time. A kind of output power rate detector is used to detect the high temperature laser output in real time. Power; after comprehensive treatment, the adaptive control of the working state of the combined xenon lamp is realized to ensure that the gold emerald laser crystal and the combined xenon lamp are not damaged in the specified time and realize the stable output of the laser power. Because the beam quality and single pulse energy of the golden green laser are much higher than that of the same band semiconductor laser, it is more suitable for small platform laser tracking, guidance and lighting, and portable laser medical equipment. One

【技术实现步骤摘要】
短时无制冷高温金绿宝石激光器
本专利技术属于激光器
短时无制冷高温金绿宝石激光器采用一种高温型金绿宝石激光晶体和组合式氙灯结构，结合聚光腔测温器和输出功率检测器反馈技术，可满足小型移动平台等一些特殊使用要求。
技术介绍
众所周知，自上世界60年代以来，灯泵水冷型固体激光器一直是各类军用和民用中大能量激光应用的首选，但遗憾的是，虽然激光器主机可以越做越小，可激光电源和带有冷水机的冷却系统却难以有效压缩，因此限制了该类激光器在一些微小平台上的应用。经对国内外无水冷固体激光器技术调研看到，自上世纪80年代以来，虽然国内外有一些关于金绿宝石激光器的报道，但无水冷激光器技术研究则主要集中在Nd：YAG激光器(表1)方面，与本专利技术的灯泵大能量短时高温金绿宝石激光器有所不同。对于灯泵固体激光器来说，制冷设备通常是整个激光器中的一个重要组成部分，也是决定整机体积、重量和功耗的直接因素。目前国内外减少制冷设备压力的做法主要有两种：一是将水冷换为风冷，但激光器的重频、脉冲能量和工作时间会适当降低，且需增加散热片，很难用于封闭式载体；二是采取LD半导体激光替代氙灯做泵浦源，但LD本身需要热电制冷，否则无法保持其泵浦波长稳定。所以，完全没有任何制冷措施的灯泵金绿宝石激光器尚为空白。表1国内无水冷Nd：YAG固体激光器实验与研究情况序号单位发表时间主要研究结果1华北光电技术研究所200310HzQ开100mJ小型无水冷激光器2北京理工大学2010可靠性分析：GO法在无水冷全固态激光器系统3长春理工大学2010低频无水冷LD侧面抽运Nd：YAG激光器4长春理工大学2016LD泵浦无水冷激光器供电系统与温控研究5长春理工大学2007LD侧面泵浦Nd：YAG无水冷调Q脉冲激光器实际上，对于某些短时工作的激光器来说，如精确制导武器或攻击无人机载等激光系统，由于整个平台的工作时间非常短(数分钟-数十分钟)，其中激光器的工作时间更短(5-10公里末段开机，有效工作几十秒)，并且最后将随着承载平台一起炸毁，所以对于这类平台使用的激光器来说，只要保证激光器能够在短时稳定工作即可。
技术实现思路
本专利技术的目的是瞄准一些中小型飞行器载激光器的应用需求，构建一种无需采取任何制冷措施的短时无制冷高温金绿宝石激光器技术方案。本专利技术短时无制冷高温金绿宝石激光器(以下简称高温激光器)是按下述方案实现的。短时无制冷高温金绿宝石激光器(以下简称高温激光器)，采用一种适合高温工作的金绿宝石激光晶体作为激光介质，采用一种组合式氙灯作为激光泵浦源，激光晶体与氙灯均工作在无制冷状态，能在数分钟内保持激光器输出功率基本不变，满足某些特殊小平台的使用要求。高温激光器主要由激光器主机和激光电源两部分组成，激光器主机部分有聚光腔、谐振腔组合透镜和输出功率检测器，在聚光腔中有金绿宝石激光晶体、组合式氙灯和聚光腔测温器；激光电源部分有多路氙灯供电模块和综合控制器。聚光腔内的聚光腔测温器由温度传感头与数据处理/输出接口组成，主要用于监测聚光腔内的温度变化情况。为此，可利用高温激光器对聚光腔无制冷密封的严格要求，在聚光腔机壳的适当位置设置一个微小监测孔，将温度传感头插进去测量聚光腔内的温度；温度传感头测温范围不小于4000C，测温精度优于20C；待实验摸清聚光腔内温度变化与激光器输出功率之间的关系后，可在实际使用的激光器主机中取消或保留聚光腔测温器。聚光腔内的组合式氙灯包括有多支氙灯，围绕着金绿宝石激光晶体成特殊形状分布，围绕着金绿宝石激光晶体成特殊形状分布，结构布局可选择多种形式，分别满足以下条件：有利于对激光晶体实施高效率的侧面泵浦；有利于对激光晶体进行快速加温；确保无论哪支氙灯开机工作都能实现对激光晶体均匀泵浦；一旦某支氙灯炸裂时，也能尽可能避免对其他氙灯和激光晶体造成严重损害。激光器主机部分的输出功率检测器和激光电源部分的多路氙灯供电模块与综合控制器，主要用于对激光晶体和组合式氙灯工作状态的调控。其中，输出功率检测器设置在激光器输出端实时监测其输出功率，为间接判断激光晶体所处温度范围提供参考数据；当综合处理器接收到聚光腔测温器和输出功率检测器数据后，经综合处理后控制组合式氙灯中各支氙灯的开关机、持续工作时间和工作电压等。本专利技术短时无制冷高温金绿宝石激光器的优点是：1、选用具备独特高温工作特性的金绿宝石晶体(在几百度范围内，温度越高，激光器的输出功率越高)作为激光介质，实现晶体自身无制冷；2、充分利用氙灯在无制冷条件下的短时工作潜力，通过采取多灯组合和交替控时发射等方法，在有效避免单灯由于持续工作而过热炸裂的同时，还能保持对激光晶体较为一致而有效的泵浦。3、由于该激光器无需任何制冷系统，因此体积、重量和耗电都可大幅减少。附图说明图1短时无制冷高温金绿宝石激光器总体框图图2组合式氙灯结构布局举例具体实施方式本专利技术是一种无制冷高温金绿宝石激光器。图1给出无制冷高温金绿宝石激光器总体框图，图2给出组合式氙灯结构布局举例，下面结合附图进行详细描述。短时无制冷高温金绿宝石激光器(以下简称高温激光器)主要由激光器主机和激光电源两部分组成。激光器主机部分包括聚光腔1、谐振腔组合透镜2和输出功率检测器3，其中在聚光腔内又包括金绿宝石激光晶体4、组合式氙灯5和聚光腔测温器6；激光电源部分包括多路氙灯供电模块7和综合控制器8。激光器主机部分的聚光腔1是整个设备的核心，其内安装着金绿宝石激光晶体4与组合式泵浦氙灯5，在谐振腔组合透镜2的配合下可构成一个激光谐振腔，实现激光输出；为实时监测激光晶体与氙灯的工作温度，在聚光腔外壳上找一个适当的位置(不影响激光谐振腔基本性能)开一微孔，可将聚光腔测温器6中的温度传感头插进谐振腔，测温范围不小于400℃，测温精度优于2℃，所测得的温度值经数据处理/输出接口送给激光电源部分的综合控制器8；与此同时，将安装在激光束输出端的输出功率检测器3实时获取的激光器输出功率也送给综合控制器8；综合控制器8根据聚光腔内温度与激光器输出功率变化情况调控组合式氙灯供电模块7，以此改变组合式氙灯5各支氙灯的开关、持续工作时间和工作电压等；组合式氙灯5中的多支氙灯以围绕金绿宝石激光晶体4成特殊形状布局(图2)，其中每支/多支氙灯工作时，不仅满足对晶体的快速升温与高效侧泵要求，而且一旦某支氙灯发生炸裂时也能尽量避免对其他氙灯和激光晶体造成严重。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术涉及一种短时无制冷高温金绿宝石激光器(以下简称高温激光器)，它采用一

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种短时无制冷高温金绿宝石激光器(以下简称高温激光器)，它采用一种适合高温工作的金绿宝石激光晶体作为激光介质，采用一种组合式氙灯作激光泵浦源，激光晶体与氙灯均工作在无制冷状态，能在数分钟内保持激光器输出功率基本不变，满足某些特殊小平台的使用要求。2.权利要求1中的高温激光器，主要由激光器主机和激光电源两部分组成。激光器主机部分有聚光腔、谐振腔组合透镜和输出功率检测器，在聚光腔中有金绿宝石激光晶体、组合式氙灯和聚光腔测温器；激光电源部分有多路氙灯供电模块和综合控制器。3.权利要求2中聚光腔内的聚光腔测温器由温度传感头与数据处理/输出接口组成，主要用于监测聚光腔内的温度变化情况。为此，可利用高温激光器对聚光腔无制冷密封的严格要求，在聚光腔机壳的适当位置设置一个微小监测孔，将温度传感头插进去测量聚光腔内的温度；温度传感头测温范围不小于400℃，测温精度优于2℃；待实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖林，刘京郊，侯晓帆，杜大勇，
申请(专利权)人：北京华夏光谷光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11