[發(fā)明專利]雙聲光調(diào)Q CO2激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310529171.9
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103594917A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳飛;李殿軍;郭勁;鄭長彬;謝冀江;楊貴龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S3/117
• 分類號: H01S3/117
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于腔內(nèi)雙聲光調(diào)Q的高重復(fù)頻率、窄脈沖寬度遠紅外CO₂激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

小型高重復(fù)頻率、窄脈沖寬度CO₂激光器在激光加工、激光雷達、環(huán)境探測、激光醫(yī)療以及激光與物質(zhì)相互作用等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用需求。目前中小型CO₂激光器實現(xiàn)脈沖輸出的方法主要有電光調(diào)Q、機械調(diào)Q和聲光調(diào)Q。電光調(diào)Q通常采用CdTe晶體作為開關(guān)器件，脈沖頻率可達到100kHz，脈沖寬度可壓縮至百ns量級，但由于電光調(diào)Q通常需要用到高電壓，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于實現(xiàn)激光的編碼輸出，且CdTe晶體損傷閾值較低、價格非常昂貴；機械調(diào)Q通常是利用插入諧振腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的斬波器或轉(zhuǎn)鏡實現(xiàn)的，此方法的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但由于受到斬波器轉(zhuǎn)速的限制難以實現(xiàn)高重復(fù)頻率輸出，且無法進行激光脈沖的編碼控制；聲光調(diào)Q通常采用Ge晶體作為開關(guān)器件，通過改變聲光介質(zhì)中周期性交變的超聲場所引起的衍射損耗而進行調(diào)Q，該方法結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，Ge晶體損傷閾值高，但通常采用腔內(nèi)單聲光Q開關(guān)時，在較低激光增益下，為了壓縮激光脈沖寬度只能降低激光運行重復(fù)頻率，因此無法實現(xiàn)高重復(fù)頻率的激光輸出，而在較高激光增益下，單聲光Q開關(guān)無法實現(xiàn)對振蕩激光的有效“關(guān)斷”，從而限制了其壓縮激光脈沖寬度的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)采用腔內(nèi)單聲光Q開關(guān)時，在較低激光增益下，為了壓縮激光脈沖寬度只能降低激光運行重復(fù)頻率，而在較高激光增益下，單聲光Q開關(guān)無法實現(xiàn)對振蕩激光的有效“關(guān)斷”等問題，提出一種雙聲光調(diào)QCO₂激光器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

雙聲光調(diào)QCO₂激光器，凹面全反鏡、聲光Q開關(guān)、激光管、另一聲光Q開關(guān)和輸出鏡依次同軸放置；凹面全反鏡和輸出鏡組成激光諧振腔；激光管用于產(chǎn)生激光振蕩；兩個聲光Q開關(guān)插入激光諧振腔內(nèi)，采用布拉格衍射垂直入射方式；兩個聲光Q開關(guān)各連接一個信號發(fā)生器，信號發(fā)生器用于精確控制聲光Q開關(guān)的工作狀態(tài)；延遲控制器分別連接兩個聲光Q開關(guān)，用于精確控制聲光Q開關(guān)的打開和關(guān)斷時間，使兩個聲光Q開關(guān)間隔打開和關(guān)斷，實現(xiàn)輸出激光的重頻加倍。

所述激光管內(nèi)充入比例1：3：8：30的Xe氣、CO₂氣體、He氣和H₂氣，總氣壓30托。

所述輸出鏡是對CO₂激光部分透過的平面鏡，其材料為ZnSe。

兩個聲光Q開關(guān)通過同步觸發(fā)器來控制，保證精確控制兩個聲光Q開關(guān)處于同時的打開和關(guān)斷狀態(tài)，實現(xiàn)高重頻、窄脈寬激光輸出。

本發(fā)明的有益效果是：第一種技術(shù)方案是采用一個延遲控制器來精確控制兩個聲光Q開關(guān)的處于間隔打開和關(guān)斷的工作狀態(tài)，與單聲光Q開關(guān)的工作狀態(tài)相比較，采用兩個聲光Q開關(guān)可以實現(xiàn)激光重復(fù)頻率的加倍，即單Q開關(guān)的重復(fù)頻率為f，兩個Q開關(guān)運行時重復(fù)頻率為2f，從而在較低的CO₂激光增益下提高激光器的運行重復(fù)頻率。

第二種技術(shù)方案是采用一個同步觸發(fā)器來控制，保證精確控制兩個聲光Q開關(guān)處于同時的打開和關(guān)斷狀態(tài)，實現(xiàn)在高增益的情況下對CO₂振蕩激光的有效關(guān)斷，從而獲得高重復(fù)頻率、窄脈沖寬度激光輸出。

附圖說明

圖1是聲光調(diào)Q激光器原理示意圖。

圖2是雙聲光調(diào)QCO₂激光器實施例一示意圖。

圖3是雙聲光調(diào)QCO₂激光器的實施例二示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。