【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光器，具体涉及一种基于闭环控制驱动的被动调q激光器。
技术介绍
1、调q技术的发展和应用开辟了强光光学学科，推动了激光测距、激光雷达、高速全息照相以及激光加工等应用技术的发展。
2、现有被动调q激光器一般包括激光电源和激光头两个部分，其中，激光电源为激光头提供固定的、超出一定激光器阈值的电能注入激光头中的泵浦源。典型的注入电能-激光脉冲时域曲线如图1所示。激光头中泵浦源发出泵浦光激发激光晶体产生增益，当谐振腔中增益超出损耗时便输出激光脉冲。由于注入的电能是超出激光器阈值的，所以输出激光后还有一部分电能注入，产生废热。
3、之所以注入电能要超出激光器的能量阈值是因为激光头的能量阈值并非固定不变，只有这样才能让激光头可靠出光。使激光头能量阈值发生变化的因素很多，常见的有激光晶体和调q晶体热焦距(以下简称晶体热焦距)的变化、激光谐振腔失调量的变化、泵浦源输出功率的衰减、谐振腔内光学元件性能的衰减等。
4、在激光器刚开始工作时，晶体热焦距较长，随着泵浦次数的增加晶体热焦距逐渐减小。如果激光器在固定频率长时间工作，晶体热焦距会最终稳定在一个固定值。如果激光器的工作频率是时变的，则晶体热焦距也会跟着变化，不会固定。晶体热焦距的变化会使谐振腔的g参数发生改变，从而改变谐振腔的衍射损耗，使激光器能量阈值发生改变。常见的一种情况是：激光器刚开始工作时，谐振腔处于非稳区，衍射损耗很大，能量阈值很高。随着工作时间的增加，谐振腔逐渐进入稳定区，衍射损耗变小，能量阈值较低。如果注入激光头的实际泵浦能量超
5、激光谐振腔的失调会显著增加谐振腔的衍射损耗，导致激光器的能量阈值增加。有很多因素会导致激光谐振腔的失调，例如激光器机壳随着时间逐渐变形，谐振腔内非轴对称的热效应等。例如：军用固定激光器一般都要求在宽温度范围使用。激光器壳体随着环境温度的大幅度变化，会发生变形，导致安装在其上的激光谐振腔发生失调。如果注入激光头的泵浦能量超出能量阈值不多，会出现激光器在某一温度段会稳定出光，在另一些温度段不能稳定出光或者不出光的现象。
6、另外，激光器的泵浦源输出功率也是随着激光器工作时间逐步衰减的，谐振腔内光学元件性能随着时间逐步退化。产生的现象是激光器刚出厂时可以稳定出光，随着使用次数的增加逐渐不能稳定出光。
7、为了解决上面这些问题，目前使用的方法为开环控制驱动方法，具体为：使得激光电源注入激光头的实际泵浦能量超出能量阈值一定值，这样当激光器能量阈值发生变化后，注入激光头的泵浦能量都能超出能量阈值，使激光器稳定出光，现有的方式属于开环控制驱动方法。
8、这种方法的缺点在于：当激光器能量阈值大幅度变化时，需要事先给激光电源设定一个很高的输出能量，才能保证激光器稳定出光。但是激光头可接受的泵浦能量不是无限大的，更为严重的是当注入激光头的泵浦能量超出激光器能量阈值二倍以上时激光器会出现“双脉冲”现象，即激光电源泵浦一次激光头输出二个激光脉冲，这种现象在许多应用中是不允许的。即使在目前这种方法可行的范围内，这种方法也有很多弊端，比如：超出能量阈值的泵浦能量增加了激光晶体热效应，增加了系统功耗。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种基于闭环控制驱动的被动调q激光器，改变激光器的闭环控制驱动方法。
2、本专利技术提供一种基于闭环控制驱动的被动调q激光器，包括：激光头、激光电源、激光采样电路；其中，激光头包括：泵浦源、激光晶体、调q元件、光学谐振腔；
3、激光电源用于对激光头中的泵浦源放电；
4、激光头用于接收电能后发射泵浦光能以激发激光晶体，激光晶体的增益与其累积接收的泵浦光能成正比，当增益大于损耗时，形成激光脉冲并通过光学谐振腔进行输出；
5、激光采样电路用于接收光学谐振腔输出激光的散射光信号，形成闭锁电信号，并将闭锁电信号返回激光电源中，使激光电源停止放电。
6、进一步的，所述激光头包括激光二极管侧面泵浦被动调q激光器或者激光二极管端面泵浦被动调q激光器，其中所述激光二极管侧面泵浦被动调q激光器的泵浦源设置在激光晶体的侧面位置，所述激光二极管端面泵浦被动调q激光器的泵浦源设置在激光晶体的端面位置。
7、进一步的，所述激光电源包括：控制模块、充电模块、储能模块、放电模块；
8、控制模块用于：接收时统信号并进行分析，控制放电模块放电执行；
9、充电模块用于根据控制模块的指令获取外部电能向储能模块充电；
10、储能模块用于为激光电源存储电能；
11、放电模块用于根据控制模块的指令向激光头进行放电，根据激光采样电路发出的闭锁电信号停止放电。
12、进一步的，所述激光采样电路包括：光电探测器。
13、进一步的，激光电源还包括温控模块，温控模块用于针对激光器所处的环境温度进行监测，并将监测的温度值发送到控制模块，接收控制模块的指令对激光器或激光器内部元器件加热或制冷。
14、进一步的，所述控制模块还用于：在激光电源向泵浦源放电的时间超出预设的最长泵浦时间，且没有收到闭锁电信号的情况下，控制放电模块，停止向激光头放电，并发出提示激光器无法发射激光的故障信号。
15、本专利技术的有益效果在于：在输出激光后激光电源停止放电泵浦，使得激光头没有多余能量注入，减轻了激光头的热效应，提高了激光器的效率；在激光头的能量阈值大幅度变化时，激光电源会自动调整注入激光头的泵浦电能，在各种条件下都可以稳定输出激光脉冲；在激光头输出激光后激光电源则停止放电泵浦，可以保证激光器始终单脉冲工作，避免了之前的开环控制驱动方案在提高泵浦能量后激光器输出多脉冲激光的弊端。
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1.一种基于闭环控制驱动的被动调Q激光器，其特征在于，包括：激光头、激光电源、激光采样电路；其中，激光头包括：泵浦源、激光晶体、调Q元件、光学谐振腔；
2.根据权利要求1所述的基于闭环控制驱动的被动调Q激光器，其特征在于，所述激光头包括激光二极管侧面泵浦被动调Q激光器或者激光二极管端面泵浦被动调Q激光器，其中所述激光二极管侧面泵浦被动调Q激光器的泵浦源设置在激光晶体的侧面位置，所述激光二极管端面泵浦被动调Q激光器的泵浦源设置在激光晶体的端面位置。
3.根据权利要求1所述的基于闭环控制驱动的被动调Q激光器，其特征在于，所述激光电源包括：控制模块、充电模块、储能模块、放电模块；
4.根据权利要求1所述的基于闭环控制驱动的被动调Q激光器，其特征在于，所述激光采样电路包括：光电探测器。
5.根据权利要求1所述的基于闭环控制驱动的被动调Q激光器，其特征在于，激光电源还包括温控模块，温控模块用于针对激光器所处的环境温度进行监测，并将监测的温度值发送到控制模块，接收控制模块的指令对激光器或激光器内部元器件加热或制冷。
6.根据权利要求
...【技术特征摘要】
1.一种基于闭环控制驱动的被动调q激光器，其特征在于，包括：激光头、激光电源、激光采样电路；其中，激光头包括：泵浦源、激光晶体、调q元件、光学谐振腔；
2.根据权利要求1所述的基于闭环控制驱动的被动调q激光器，其特征在于，所述激光头包括激光二极管侧面泵浦被动调q激光器或者激光二极管端面泵浦被动调q激光器，其中所述激光二极管侧面泵浦被动调q激光器的泵浦源设置在激光晶体的侧面位置，所述激光二极管端面泵浦被动调q激光器的泵浦源设置在激光晶体的端面位置。
3.根据权利要求1所述的基于闭环控制驱动的被动调q激光器，其特征在于，所述激光电源包括：控制模块、充电模块、储能模块、放电模块；
...【专利技术属性】
技术研发人员：季云飞，
申请(专利权)人：北京新光远望光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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