一种混沌脉冲激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种混沌脉冲激光器，包括为1064nm激光二极管提供方波脉冲电流的脉冲驱动源和提供温控的温度控制器；由可旋转半波片、偏振分光棱镜和全反射镜构成的外部全光反馈腔，用于干扰激光二级光管，从而产生混沌脉冲激光；光束整形器件用于激光光束的准直和整形；以及由光隔离器、带有LD阵列的Nd:YAG增益介质构成的混沌脉冲激光放大器，最终通过倍频晶体输出532nm的高功率混沌脉冲激光。本发明专利技术的优点在于，532nm波长的高功率混沌脉冲激光采用空间光反馈加后端功率放大的设计，具有结构简单，与其他光学器件兼容性好，且动力学行为复杂的优点。其次，混沌脉冲激光具有优良的抑制水体后向散射的能力。抑制水体后向散射的能力。抑制水体后向散射的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种混沌脉冲激光器


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，特别涉及一种混沌脉冲激光器。

技术介绍

[0002]混沌信号是确定性系统产生的类噪声信号，拥有良好的自相关、互相关特性。作为雷达波形，宽带混沌信号具有图钉型模糊函数、良好的距离、速度分辨力和低截获概率，所以宽带混沌信号是雷达应用的一种理想的信号。
[0003]半导体激光器由于其所用材料和结构的固有特性，使得其对外部微扰十分敏感，易于产生非线性动态输出，具有十分丰富的动力学行为。在无外部扰动时，当注入电流超过阈值(满足产生激光的条件)，半导体激光器的输出经历短时间驰豫振荡，系统很快就达到稳定。只有在半导体激光器中增加一个自由度，才能实现半导体激光器的非线性动态输出。目前增加自由度使半导体激光器产生非线性动态输出的基本方法有4种：电流调制、外部光注入、光电反馈和全光反馈。
[0004]但目前研究的主要是连续混沌激光输出，且波长以红外波段为主，可用于混沌保密通信、混沌激光空间测距等方面。但要用于水下激光测距，需要研究蓝绿波段的混沌激光；其次，要开展水下远距离测距，脉冲激光相比于连续激光在相同功耗下能够探测更远的距离；另外，要实现混沌激光水下远距离的传输，激光二极管产生的混沌脉冲激光后端需加放大装置，实现高功率混沌脉冲激光的输出。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种混沌脉冲激光器，产生具有优良的抑制水体后向散射的能力的混沌脉冲激光。
[0006]本专利技术解决技术的方案是：一种混沌脉冲激光器，该激光器包括脉冲驱动源、温度控制器、1064nm激光二极管、光束整形器件；
[0007]脉冲驱动源，用于输出方波脉冲调制电流；
[0008]1064nm激光二极管，在方波脉冲调制电流激励下产生1064nm的脉冲激光，记为第一脉冲激光，接收光学反馈腔返回的脉冲激光，记为第二脉冲激光，第二脉冲激光对第一脉冲激光形成干扰，从而产生1064nm混沌脉冲激光；
[0009]温度控制器，用于控制1064nm激光二极管温度处于预设范围内；
[0010]光束整形器件，将1064nm激光二极管输出的第一脉冲激光整形并准直输出；接收光学反馈腔反馈的第二脉冲激光输出给1064nm激光二极管；
[0011]光学反馈腔，用于将第一脉冲激光沿原路反射，得到第二脉冲激光。
[0012]优选地，所述光学反馈腔包括可旋转半波片、偏振分光棱镜、全反射镜；
[0013]可旋转半波片、偏振分光棱镜和全反射镜依次放置于光束整形器件输出光束的光路上，从光束整形器件输出的脉冲激光经过可旋转半波片，进入偏振分光棱镜，偏振分光棱镜对该光束进行透射和反射，其中反射光进入全反射镜，由全反射镜全反射的脉冲激光反
馈回来，再经过偏振分光棱镜、可旋转半波片返回至光束整形器件；
[0014]旋转半波片，用于控制偏振分光棱镜透射光和反射光的强度比例，通过精细调节旋转半波片，控制透射光和反射光的强度比例在某一范围内，从而使得1064nm激光二极管产生1064nm混沌脉冲激光的输出。
[0015]上述高功率混沌脉冲激光器还包括混沌脉冲激光放大器，所述混沌脉冲激光放大器包括光隔离器、带有LD阵列的Nd:YAG增益介质；
[0016]光隔离器、带有LD阵列的Nd:YAG增益介质依次放置于偏振分光棱镜透射输出光束的光路上，从偏振分光棱镜透射输出的1064nm混沌脉冲激光通过光隔离器、进入Nd:YAG增益介质实现对混沌脉冲激光功率的放大，实现高功率1064nm混沌脉冲激光的输出；
[0017]光隔离器，用于隔离进入Nd:YAG增益介质中激光光束的返回，增益介质用于实现混沌脉冲激光功率的放大。
[0018]上述高功率混沌脉冲激光器还包括倍频晶体；
[0019]倍频晶体放置于增益介质输出光束的光路上，将1064nm的混沌脉冲激光转为532nm的混沌脉冲激光。
[0020]优选地，所述方波脉冲调制电流强度以激光二极管的阈值电流作为参考，是激光二极管的阈值电流的1.2～2.5倍，频率不高于20MHz，占空比为40％～60％。
[0021]优选地，所述偏振分光棱镜6消光比大于等于1000:1。
[0022]优选地，所述1064nm激光二极管激光输出端口位于光束整形器件的焦点上。
[0023]优选地，所述偏振分光棱镜和全反射镜的间距设置为10～50mm。
[0024]优选地，所述方波脉冲调制电流的脉冲周期小于等于1064nm激光二极管输出的脉冲激光光束经过光束整形器件和光学反馈腔反馈回来，再次到达1064nm激光二极管的延迟时间。
[0025]优选地，所述旋转半波片的调节方法如下：
[0026]S1、将光电探测器放置在偏振分光棱镜的前侧，即激光输出方向，光电探测器的输出端连接示波器，示波器用于观察输出激光的时域波形；
[0027]S2、通过旋转半波片，使反馈强度为0，通过示波器观察到的是第一脉冲激光；
[0028]S3、朝某一方向精细调节半波片，使反馈强度逐步增加，当反馈强度慢慢增加到某一强度时，从示波器上看到原本平滑的方波脉冲顶端将产生类似噪声的抖动，进步步骤S4；
[0029]S4、然后在此反馈强度的精细地调节半波片，寻找出抖动幅度最大的位置，此时输出的即为最大功率的“宏脉冲”混沌激光。
[0030]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0031](1)、本专利技术提供的这种高功率混沌脉冲激光器，以空间光外腔反馈方式输出混沌脉冲激光，由半波片、偏振分光棱镜和全反射镜构成的外腔，具有结构紧凑、转换效率高的特点；
[0032](2)、本专利技术由方波脉冲驱动源调制的1064nm激光二极管产生的脉冲激光在腔内被反射后，进入到激光二极管内部产生干扰，干扰程度(反馈强度)通过旋转半波片来调节，当反馈强度合适时，会产生“混沌脉冲激光输出——即通过对半导体激光器外部参量(反馈强度、时间等)的控制，系统将产生复杂的动态变化，最终进入混沌态，经激光放大器实现高功率混沌脉冲激光的输出。
[0033](3)、本专利技术空间光外腔全光反馈方式产生的混沌激光相比于电流调制、外部光注入、光电反馈方式而言，具有结构简单，与其他光学器件兼容性好等特点，且动力学行为复杂，较大地拓展了混沌半导体激光器在水下测距方面的应用。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例高功率混沌脉冲激光器的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0037]图1示出了本专利技术提出的一种高功率混沌脉冲激光器的结构。如图1所示，该激光器包括：脉冲驱动源1、温度控制器2、488nm激光二极管3、光束整形器件4、可旋转半波片5、偏振分光棱镜6、全反射镜7、光隔离器8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混沌脉冲激光器，其特征在于包括脉冲驱动源(1)、温度控制器(2)、1064nm激光二极管(3)、光束整形器件(4)和光学反馈腔；脉冲驱动源(1)，用于输出方波脉冲调制电流；1064nm激光二极管(3)，在方波脉冲调制电流激励下产生1064nm的脉冲激光，记为第一脉冲激光，接收光学反馈腔返回的脉冲激光，记为第二脉冲激光，第二脉冲激光对第一脉冲激光形成干扰，从而产生1064nm混沌脉冲激光；温度控制器(2)，用于控制1064nm激光二极管(3)温度处于预设范围内；光束整形器件(4)，将1064nm激光二极管(3)输出的第一脉冲激光整形并准直输出；接收光学反馈腔反馈的第二脉冲激光输出给1064nm激光二极管(3)；光学反馈腔，用于将第一脉冲激光沿原路反射，得到第二脉冲激光。2.根据权利要求1所述的一种混沌脉冲激光器，其特征在于所述光学反馈腔包括可旋转半波片(5)、偏振分光棱镜(6)、全反射镜(7)；可旋转半波片(5)、偏振分光棱镜(6)和全反射镜(7)依次放置于光束整形器件(4)输出光束的光路上，从光束整形器件(4)输出的脉冲激光经过可旋转半波片(5)，进入偏振分光棱镜(6)，偏振分光棱镜(6)对该光束进行透射和反射，其中反射光进入全反射镜(7)，由全反射镜(7)全反射的脉冲激光反馈回来，再经过偏振分光棱镜(6)、可旋转半波片(5)返回至光束整形器件(4)；旋转半波片(5)，用于控制偏振分光棱镜(6)透射光和反射光的强度比例，通过精细调节旋转半波片(5)，控制透射光和反射光的强度比例在某一范围内，从而使得1064nm激光二极管(3)产生1064nm混沌脉冲激光的输出。3.根据权利要求1所述的一种混沌脉冲激光器，其特征在于还包括混沌脉冲激光放大器，所述混沌脉冲激光放大器包括光隔离器(8)、带有LD阵列的Nd:YAG增益介质(9)；光隔离器(8)、带有LD阵列的Nd:YAG增益介质(9)依次放置于偏振分光棱镜(6)透射输出光束的光路上，从偏振分光棱镜(6)透射输出的1064nm混沌脉冲激光通过光隔离器(8)、进入Nd:YA...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈振民，尚卫东，郑永超，张景毫，杨颂，李同，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：