一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器制造技术

本发明专利技术提供一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器。与现有同类设备相比，该激光器无需任何强制冷却措施，工作时LD管产生的泵浦光经耦合透镜后，输出到激光介质和调Q晶体键合而成的激光谐振腔内，最后由保护镜出射实现脉冲激光输出。该激光器占用空间很小，提供稳定良好的1064nm激光器输出性能，具有功耗低、束散角小、调试简单方便等优点，其输出激光频率为1Hz‑4KHz，输出激光能量在40μJ‑100μJ且可调，整套设备在‑40℃到55℃温度范围内都能实现免温控、开机高重频工作。

A 1064nm disk laser pumped by high repetition frequency temperature free semiconductor

【技术实现步骤摘要】
一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器
本专利技术涉及固体激光器
，具体涉及一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器。
技术介绍
固体激光器在激光测距、激光照射、成像等军民
有广泛的应用，其发展方向是小型化、集成化、轻量化。现有的1064nm固体激光器一般采用灯泵聚光腔或者温控系统半导体侧泵结构，这类固体激光器虽然输出能量较高但往往体积、重量都较大，难以满足用户对装备轻量化、便携化的要求。此外，温控系统半导体侧泵生成的激光频率低(一般在25Hz以下)，且开机工作需要较长的准备时间，难以满足用户快速对运动目标的追踪观察和开机即工作的要求。更重要的是，现有的固体激光器散热效果差，热量累积严重导致设备连续工作时间短，往往需要额外配备冷却或散热系统(如中国专利CN201528122U、CN207530300U等)，这样无疑会增加设备生产成本和制造复杂程度，对系统稳定性、可靠性也会带来一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有固体激光器存在的上述问题，提供一种高重频、免温控、小型化、轻量化、紧凑性、可长时间持续工作的半导体泵浦1064nm碟片激光器。该激光器主要包括本体组件1、耦合激光组件2、泵源组件3和调节隔圈4，所述耦合激光组件2、泵源组件3和调节隔圈4均固定在本体组件1上。在本体组件1上设置有保护镜1-2；在耦合激光组件2上设置有激光介质2-1、调Q晶体2-2、耦合透镜2-3，激光介质2-1和调Q晶体2-2键合形成激光谐振腔；在泵源组件3上设置有LD管3-1；通电后LD管3-1发光，泵浦光依次通过耦合透镜2-3、激光介质2-1、调Q晶体2-2，在激光谐振腔内形成振荡并稳定，最后由保护镜1-2出射，实现脉冲激光输出。进一步的，所述调节隔圈4固定在本体组件1、泵源组件3之间。在泵浦能量一定的情况下，修切调节隔圈4的厚度可以方便的调节激光输出频率和能量大小。进一步的，在本体组件1的本体1-1上设置有同轴的保护镜安装孔1-3、耦合激光组件安装孔1-4和泵源组件安装接口1-5，分别用于连接固定保护镜1-2、耦合激光组件2和泵源组件3。进一步的，所述耦合激光组件2还包括耦合激光座2-4、耦合隔圈2-5和压圈2-6。所述耦合激光座2-4安装于耦合激光组件安装孔1-4内，所述激光介质2-1、调Q晶体2-2和耦合透镜2-3安装于所述耦合激光座2-4上，所述耦合隔圈2-5安装于两个耦合透镜2-3之间；所述压圈2-6也安装在耦合激光座2-4上，用于紧固耦合透镜2-3。进一步的，所述泵源组件3还包括泵源座3-2、温敏电阻3-3，所述LD管3-1、温敏电阻3-3均安装在泵源座3-2上，泵源座3-2与泵源组件安装接口1-5连接固定。所述LD管用于产生泵浦光并经耦合透镜输出到激光介质内，所述温敏电阻用于采集LD管的温度。更进一步的，在泵源座3-2一侧端面设置有LD管电极走线孔3-4、温敏电阻安装孔3-5，另一侧设置有用于安装固定LD管的凹槽3-6。温敏电阻3-3与温敏电阻安装孔3-5之间填充适量导热材料后灌胶密封，LD管电极走线孔3-4接线后同样灌胶密封，LD管3-1与凹槽3-6之间填充适量导热材料。所述导热材料为铟箔或者导热硅脂。进一步的，所述LD管3-1的输出波长为802nm、810nm、813nm；所述激光介质2-1的厚度范围为4.5mm-6mm，其断面镀膜的透过率范围为40％-55％；所述调Q晶体2-2的厚度范围为1mm-2mm，透过率范围为60％-80％。进一步的，所述激光介质2-1选自Nd:YAG，其中Nd的质量比为0.5wt％-1.5wt％；所述调Q晶体2-2选自Cr4+:YAG晶体；所述LD管3-1选自T封装、F封装、C封装的多波长单管，尤以C封装对于减小体积效果最佳。选用的Nd:YAG激光介质在保证高吸收效率的同时有助于热量平衡稳定，进而保证激光器的稳定输出。选用的Cr4+:YAG调Q晶体具有较大的可吸收截面，从而无需聚焦系统；此外Cr4+:YAG晶体在脉宽和功率输出两方面表现也非常优越且损伤阈值高，有助于保证激光输出性能和减小体积。进一步的，该激光器输出的激光频率为1Hz-4KHz，激光能量在40μJ-100μJ且可调，更重要的是在-40℃到55℃温度范围内实现了免温控、开机即工作的卓越性能。与现有同类型固体激光器相比，本专利技术提供的激光器谐振腔结构微调方便，抗失调稳定性好，在兼顾激光稳定输出的同时达到了小型化、轻量化的目的。泵源组件选用多波长封装LD管，能满足-40℃到55℃范围内激光器开机即工作的要求，且激光输出频率和能量在一定范围内均可调。专利技术人团队还在充分考虑LD管输出波长漂移、激光介质的长度及掺杂浓度对LD管波长的吸收及热效应，调Q晶体厚度和透过率对激光脉宽和能量的影响，对其进行了优化组合后保证散发的热量低、吸收效率高、热平衡稳定，使得制备的激光器在免温控、高重频、可靠输出条件下达到了体积小、重量轻、频率和输出能量可调、性能稳定等重要指标要求。该激光器在提供良好的1064nm激光输出性能的前提下占用空间很小，所有组成结构件均为普通金属材料件，在制造上不需要采用特殊加工工艺，降低了制作成本、提高了生产效率，能满足相关激光器微型化和轻量化的需求。附图说明图1为本专利技术激光器的整体剖视图；图2为本体组件的剖视图；图3为耦合激光组件的剖视图；图4为泵源组件的剖视图；图5为耦合激光座的主视图(A)和剖视图(B)；图6为泵源座的主视图(A)和剖视图(B)。其中本体组件1，耦合激光组件2，泵源组件3，调节隔圈4；本体1-1，保护镜1-2，保护镜安装孔1-3，耦合激光组件安装孔1-4，泵源组件安装接口1-5；激光介质2-1，调Q晶体2-2，耦合透镜2-3，耦合激光座2-4，耦合隔圈2-5，压圈2-6，安装槽2-7，导向圆柱2-8，压圈安装接口2-9、耦合激光组件安装接口2-10，耦合透镜安装孔2-11，通光孔2-12；LD管3-1，泵源座3-2，温敏电阻3-3，LD管电极走线孔3-4，温敏电阻安装孔3-5，凹槽3-6，LD管正极安装螺钉孔3-7，泵源组件与本体组件安装接口3-8，泵源组件安装工艺孔3-9。具体实施方式为使本领域普通技术人员充分理解本专利技术的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。如图1-2所示的一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器，主要包括本体组件1、耦合激光组件2、泵源组件3和调节隔圈4四大部分，每一个组件又包括若干个零部件，下面进行具体介绍。本体组件1是整套设备的主体，其他零部件直接或间接固定在其上面。在本体组件1的本体1-1上开有若干数量同轴的通孔或接口，包括保护镜安装孔1-3、耦合激光组件安装孔1-4、泵源组件安装接口1-5，分别用于固定安装保护镜1-2、耦合激光组件2和泵源组件3，并保证三者的光学中心在一条直线上。装配时，先用光学环氧胶将保护镜1-2粘接在本体的保护镜安装孔1-3内；接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器，其特征在于该激光器包括本体组件(1)、耦合激光组件(2)、泵源组件(3)和调节隔圈(4)；所述耦合激光组件(2)、泵源组件(3)和调节隔圈(4)均固定在本体组件(1)上；在本体组件(1)上设置有保护镜(1-2)；在耦合激光组件(2)上设置有激光介质(2-1)、调Q晶体(2-2)、耦合透镜(2-3)，其中激光介质(2-1)和调Q晶体(2-2)键合形成激光谐振腔；在泵源组件(3)上设置有LD管(3-1)；通电后LD管(3-1)发光，泵浦光依次通过耦合透镜(2-3)、激光介质(2-1)、调Q晶体(2-2)并在激光谐振腔内形成振荡，最后由保护镜(1-2)出射，实现脉冲激光输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器，其特征在于该激光器包括本体组件(1)、耦合激光组件(2)、泵源组件(3)和调节隔圈(4)；所述耦合激光组件(2)、泵源组件(3)和调节隔圈(4)均固定在本体组件(1)上；在本体组件(1)上设置有保护镜(1-2)；在耦合激光组件(2)上设置有激光介质(2-1)、调Q晶体(2-2)、耦合透镜(2-3)，其中激光介质(2-1)和调Q晶体(2-2)键合形成激光谐振腔；在泵源组件(3)上设置有LD管(3-1)；通电后LD管(3-1)发光，泵浦光依次通过耦合透镜(2-3)、激光介质(2-1)、调Q晶体(2-2)并在激光谐振腔内形成振荡，最后由保护镜(1-2)出射，实现脉冲激光输出。


2.如权利要求1所述的一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器，其特征在于：所述调节隔圈(4)固定在本体组件(1)、泵源组件(3)之间，改变调节隔圈(4)的厚度可以调节激光输出频率和能量大小。


3.如权利要求1所述的一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器，其特征在于：在本体组件(1)的本体(1-1)上设置有同轴的保护镜安装孔(1-3)、耦合激光组件安装孔(1-4)和泵源组件安装接口(1-5)，分别用于连接固定保护镜(1-2)、耦合激光组件(2)和泵源组件(3)。


4.如权利要求1所述的一种高重频免温控半导体泵浦1064nm碟片激光器，其特征在于：所述耦合激光组件(2)还包括耦合激光座(2-4)、耦合隔圈(2-5)和压圈(2-6)；所述耦合激光座(2-4)安装于耦合激光组件安装孔(1-4)内，所述激光介质(2-1)、调Q晶体(2-2)和耦合透镜(2-3)安装于耦合激光座(2-4)上，所述耦合隔圈(2-5)安装于两个耦合透镜(2-3)之间；所述压圈(2-6)也安装在耦合激光座(2-4)上，用于紧固耦合透镜(2-3)。


5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳林，林毅，陈海波，汪立军，董玲莉，李延强，严江涛，
申请(专利权)人：湖北华中光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42