[發明專利]一種新型高重頻短脈沖LD激光器及其工作過程

有效

• 申請號: 201511008740.0
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105514796B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 鄭強;孫劍;徐飛;劉倩玉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種新型高重頻短脈沖LD激光器，其特征在于：包括正高壓電源(1)和負高壓電源(2)，正高壓電源(1)正極為正電壓，負高壓電源(2)正極為負電壓，兩者電壓大小相等；正高壓電源(1)負極接地，正極分別與第一去耦電容(3)正極板和第一限流電阻(7)一端相連；第一去耦電容(3)負極板接地，第一限流電阻(7)另一端分別與第一儲能元件(5)一端和第一模擬開關(11)一端相連；第一模擬開關(11)另一端接地，開關狀態受第一脈沖信號(12)的控制；第一儲能元件(5)另一端分別與第一鉗位二極管(8)的正極和激光二極管(16)的負極相連；負高壓電源(2)負極接地，正極分別與第二去耦電容(4)正極板和第二限流電阻(9)一端相連；第二去耦電容(4)負極板接地，第二限流電阻(9)另一端分別與第二儲能元件(6)一端和第二模擬開關(13)一端相連；第二模擬開關(13)另一端接地，開關狀態受第二脈沖信號(14)的控制；第二儲能元件(6)另一端分別與第二鉗位二極管(10)的負極和第三限流電阻(15)的一端相連，第三限流電阻(15)的另一端與激光二極管(16)的正極相連；

第一儲能元件(5)的充電回路依次經過正高壓電源(1)、第一限流電阻(7)、第一儲能元件(5)和第一鉗位二極管(8)；第二儲能元件(6)的充電回路依次經過負高壓電源(2)、第二鉗位二極管(10)、第二儲能元件(6)和第二限流電阻(9)；第一儲能元件(5)的放電回路依次經過第一儲能元件(5)、第一模擬開關(11)、第二鉗位二極管(10)、第三限流電阻(15)、激光二極管(16)；第二儲能元件(6)的放電回路依次經過第二儲能元件(6)、第三限流電阻(15)、激光二極管(16)、第一鉗位二極管(8)、第二模擬開關(13)。

2.根據權利要求1所述的一種新型高重頻短脈沖LD激光器，其特征在于：所述第三限流電阻(15)的電阻值遠小于第一限流電阻(7)和第二限流電阻(9)的電阻值。

3.權利要求1所述一種新型高重頻短脈沖LD激光器的工作過程，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：初始化系統，打開正高壓電源(1)和負高壓電源(2)，此時第一脈沖信號(12)和第二脈沖信號(14)尚未輸入，第一模擬開關(11)和第二模擬開關(13)均處于斷開狀態，第一儲能元件(5)和第二儲能元件(6)完成充電過程；

步驟2：加載第一脈沖信號(12)和第二脈沖信號(14)，第一脈沖信號(12)比第二脈沖信號(14)相位超前π，并保持穩定；

步驟3：在第一脈沖信號(12)的作用下，第一模擬開關(11)閉合，所在支路接通，依次經過第一儲能元件(5)、第一模擬開關(11)、第二鉗位二極管(10)、第三限流電阻(15)和激光二極管(16)回路，第一儲能元件(5)快速放電，使得激光二極管發射一個窄脈寬大功率的激光脈沖；第一儲能元件(5)放電過程中，因為第二脈沖信號(14)為低電平，第二模擬開關(13)斷開，第二儲能元件(6)的放電回路是斷開的，故第二儲能元件(6)不參與放電；

步驟4：第二脈沖信號(14)比第一脈沖信號(12)滯后T/2到達，此時，第二模擬開關(13)閉合，所在支路接通，因為第二儲能元件(6)連接的是負高壓，故依次經過第二儲能元件(6)、第三限流電阻(15)、激光二極管(16)、第一鉗位二極管(8)和第二模擬開關(13)回路，第二儲能元件(6)快速放電，使得激光二極管發射一個窄脈寬大功率的激光脈沖；在此過程中，因為第一脈沖信號(12)為低電平，第一模擬開關(11)斷開，第一儲能元件(5)的放電回路是斷開的，故第一儲能元件(5)不參與放電；激光管兩側電路的工作狀態互不影響；

步驟5：在相鄰的兩個第一脈沖信號(12)之間的時間間隔T內，第一儲能元件(5)完成充電；重復步驟3和步驟4的放電過程，第一儲能元件(5)和第二儲能元件(6)交替循環，獨立放電；對激光管而言，每隔T/2就釋放出激光脈沖，實現了脈沖頻率的加倍。