三维势阱激光器制造技术

三维势阱激光器涉及一种激光器，属于激光技术领域。现有的激光器输出的激光束都是高斯激光束。在激光驾束制导过程中，由于高斯激光束光强分布为中心强、周边弱，当导弹在飞行中发生方向偏离需要矫正时，它所接收到的制导激光信号恰好较弱，制导的精确性、可靠性受到影响。而三维势阱激光器在结构中采用了正轴锥镜和负轴锥镜，二者构成激光输出耦合镜，同时激光输出耦合镜是激光器谐振腔的一部分。激光束在经过激光输出耦合镜后其光强分布发生了变化，呈现为三维势阱。在驾束制导中采用这种激光，可以在导弹发生飞行方向偏离时，导弹将获得一个较强的方位控制信号纠偏，制导系统的精确性和可靠性显著提高。也可以应用于生物学学科，作为一种光镊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光器，属于激光

技术介绍
激光器自专利技术到现在，所有各类各种激光器输出的激光束，都是高斯激光束。其特征是在激光束轴线上光强最强，沿径向光强逐渐下降到零，光强是轴对称非线性分布，类似钟形，通常称光强呈如此分布的光束为高斯激光束。在国防工业出版社(北京)出版由周炳琨、高以智、陈倜嵘、陈家骅编著的《激光原理》中，对激光束光强的高斯分布有所描述，如图1所示，图中的y轴表示激光光强，图中的x轴表示激光光束的径向尺度，坐标系中的曲线即为激光光强沿径向的分布曲线，是一种高斯曲线。在激光驾束制导
所采用的激光束也是这种高斯激光束。例如，在兵器工业出版社(北京)出版的由魏光辉主编的《激光技术在兵器工业中的应用》一书中，就公开了一项激光驾束制导的技术方案，在该方案中就是以高斯激光束作为驾束，对高斯激光束进行光学调制编码，使其携带方位信息，导弹沿光束传播方向飞行，随时根据所接收的驾束中的方位信息修正飞行方向，实现制导。
技术实现思路
由于高斯激光束光强分布为中心强、周边弱，当导弹在飞行中发生方向偏离需要矫正时，它所接收到的制导激光信号恰好较弱，这样的话不利于及时、有效、准确地制导，制导的精确性、可靠性受到影响。为了获得一种光强分布为中心弱、周边强的激光束，我们专利技术了一种三维势阱激光器。本专利技术是这样实现的，见图2、图4所示，三维势阱激光器由半导体激光泵浦1、整形透镜2、激光全反射镜3、激活介质4、正轴锥镜5和负轴锥镜6组成，整形透镜2处在半导体激光泵浦1、激光全反射镜3之间，对泵浦光进行整形，正轴锥镜5和负轴锥镜6同轴、锥度相同，正轴锥镜5的锥顶与负轴锥镜6的锥底相对，二者构成激光输出耦合镜，由激光全反射镜3与激光输出耦合镜构成激光器谐振腔。泵浦光是一种高斯激光束，整形透镜2的作用是将该高斯激光束的光强分布在y轴方向上压缩，在x轴方向上拉伸，见图3所示，使其呈准高斯分布。在激光器谐振腔内振荡的激光束光强分布也因此呈准高斯分布。在经过激光输出耦合镜出射的光束其光强分布发生了变化，这一过程见图4所示，入射光光束中心部分经过正轴锥镜5后因折射偏向两边，通过负轴锥镜6再度折射与轴线平行出射，成为出射光的边缘部分；而入射光光束边缘部分经过正轴锥镜5后因折射偏向中间，通过负轴锥镜6再度折射与轴线平行出射，成为出射光的中心部分。这时激光器发出的激光光强分布特征见图5所示，中心出现谷值，成为势阱底，光强沿径向由中心向周边逐渐增强，直到达到峰值，形成环形势垒，激光束光强在径向分布上呈现为三维势阱。在驾束制导中采用这种激光，可以在导弹发生飞行方向偏离时，导弹将获得一个较强的方位控制信号纠偏，制导系统的精确性和可靠性显著提高。附图说明图1是已知技术激光器输出的激光束横截面上光强分布高斯曲线示意图。图2是本专利技术激光器结构示意图。图3是泵浦光经整形后光强分布示意图。图4是本专利技术激光器谐振腔激光输出耦合镜结构及光路示意图，该图同时作为摘要附图。图5是本专利技术激光器输出的激光束光强呈三维势阱分布示意图。具体实施例方式见图2、图4所示，三维势阱激光器由半导体激光泵浦1、整形透镜2、激光全反射镜3、激活介质4、正轴锥镜5和负轴锥镜6组成。其中半导体激光泵浦1选用波长808nm、脉冲频率1000～2000Hz、平均功率5～10W的面阵半导体激光器。整形透镜6位于半导体激光泵浦1和激光全反射镜3之间，选用通光孔径15～20mm、焦距25～30mm的梯度折射率透镜，其作用是对泵浦光光强分布进行整形，使之呈现为准高斯分布。激光全反射镜3是孔径20mm的平-平镜，真空镀双色介质膜，对808nm泵浦光全透，对1.0μm激光全反。激活介质4选用Nd:YAG晶体棒，Ф10mm，长6～8mm，或者选用Nd:YVO4晶体棒，Ф10mm，长5～6mm。正轴锥镜5和负轴锥镜6同轴、锥度相同，正轴锥镜5的锥顶与负轴锥镜6的锥底相对，二者构成激光输出耦合镜。由激光全反射镜3与激光输出耦合镜构成激光器谐振腔。正轴锥镜5平面镜面A真空镀1.06μm耦合输出膜，透过率60％。正轴锥镜5锥面镜面B真空镀1.06μm增透膜。锥角θ120～150度。负轴锥镜6的锥面镜面C、平面镜面D真空镀1.06μm增透膜，锥角与正轴锥镜5锥角θ相同。正轴锥镜5、负轴锥镜6通光孔径25～30mm。正轴锥镜5、负轴锥镜6的锥顶之间相距正轴锥镜5的焦距。权利要求1.一种三维势阱激光器，在其构成中有半导体激光泵浦(1)、激光全反射镜(3)、激活介质(4)，其特征在于，还包括有整形透镜(2)、正轴锥镜(5)和负轴锥镜(6)，整形透镜(2)处在半导体激光泵浦(1)、激光全反射镜(3)之间，对泵浦光进行整形，正轴锥镜(5)和负轴锥镜(6)同轴、锥度相同，正轴锥镜(5)的锥顶与负轴锥镜(6)的锥底相对，二者构成激光输出耦合镜，由激光全反射镜(3)与激光输出耦合镜构成激光器谐振腔。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，整形透镜(2)选用通光孔径15～20mm、焦距25～30mm的梯度折射率透镜。3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，正轴锥镜(5)平面镜面(A)镀耦合输出膜，正轴锥镜(5)锥面镜面(B)镀增透膜。4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，正轴锥镜(5)锥角(θ)为120～150度，负轴锥镜(6)锥角与正轴锥镜(5)锥角(θ)相同。5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，负轴锥镜(6)的锥面镜面(C)、平面镜面(D)镀增透膜。6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，正轴锥镜(5)、负轴锥镜(6)通光孔径25～30mm，正轴锥镜(5)、负轴锥镜(6)的锥顶之间相距正轴锥镜(5)的焦距。全文摘要三维势阱激光器涉及一种激光器，属于激光
现有的激光器输出的激光束都是高斯激光束。在激光驾束制导过程中，由于高斯激光束光强分布为中心强、周边弱，当导弹在飞行中发生方向偏离需要矫正时，它所接收到的制导激光信号恰好较弱，制导的精确性、可靠性受到影响。而三维势阱激光器在结构中采用了正轴锥镜和负轴锥镜，二者构成激光输出耦合镜，同时激光输出耦合镜是激光器谐振腔的一部分。激光束在经过激光输出耦合镜后其光强分布发生了变化，呈现为三维势阱。在驾束制导中采用这种激光，可以在导弹发生飞行方向偏离时，导弹将获得一个较强的方位控制信号纠偏，制导系统的精确性和可靠性显著提高。也可以应用于生物学学科，作为一种光镊。文档编号H01S3/08GK101013793SQ20071000492公开日2007年8月8日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日专利技术者宁国斌, 张喜和, 金光勇, 梁柱, 董渊, 敖国旭 申请人:长春理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维势阱激光器，在其构成中有半导体激光泵浦（１）、激光全反射镜（３）、激活介质（４），其特征在于，还包括有整形透镜（２）、正轴锥镜（５）和负轴锥镜（６），整形透镜（２）处在半导体激光泵浦（１）、激光全反射镜（３）之间，对泵浦光进行整形，正轴锥镜（５）和负轴锥镜（６）同轴、锥度相同，正轴锥镜（５）的锥顶与负轴锥镜（６）的锥底相对，二者构成激光输出耦合镜，由激光全反射镜（３）与激光输出耦合镜构成激光器谐振腔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁国斌，张喜和，金光勇，梁柱，董渊，敖国旭，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]