[發明專利]一種雙波長交替調Q激光器及其激光輸出方法

有效

• 申請號: 201710478635.6
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107332103B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 汪莎;王言彪;馮國英;周壽桓
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/08;H01S3/11
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

一種雙波長交替調Q激光器及其激光輸出方法，所述激光器包括泵浦源、調Q元件和順序布置的前腔鏡、激光增益介質、偏振元件和后腔鏡，所述泵浦源采用側面或端面泵浦方式，所述偏振元件和后腔鏡之間依次布置有用于將光按波長分開排列的分光模塊、用于控制輸出光偏振態的偏振控制元件和用于選擇輸出光波長的波長選擇模塊，所述波長選擇模塊的入射端和出射端分別為入射偏振分光鏡和出射偏振分光鏡，波長選擇模塊的第一子腔和第二子腔共用入射偏振分光鏡和出射偏振分光鏡，且第一子腔和第二子腔均包括波長選擇孔。該激光器輸出激光脈沖具有激光波長及雙波長間距可調諧等特點，可實現雙波長完美同軸可控快速交替變化的調Q激光脈沖輸出。

技術領域

本發明提供一種雙波長交替調Q激光器及其激光輸出方法，屬于固體激光領域。

背景技術

激光雷達是以發射激光束并根據目標散射回來的激光信號，探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。激光雷達的發展一直受到了各國軍方的高度關注。激光欺騙干擾技術是一種常見的光電干擾方式，通過干擾機主動發射與雷達激光具有相關性的激光輻射信號以迷惑激光雷達的測量系統，以達到破壞激光雷達探測的目的。

激光光電對抗迫切要求激光波長能夠像微波跳頻對抗那樣進行波長編碼切換。采用雙波長可交替輸出的激光器取代單波長激光器用于激光雷達中，通過控制變換激光的輸出波長，對輸出波長的交替方式進行編碼，可以降低干擾機發射激光信號與雷達激光信號的相關性，達到不易被識別、破解或是復制的目的。該類雙波長激光器進行波長交替時，需要交替轉換速度快，波長交替后的激光輸出脈沖能量穩定、峰值功率高，時間抖動小等特性。

通過固體激光器實現雙波長交替脈沖輸出的方式一般有兩種。一是聯合半導體泵浦技術與非線性頻率變化技術實現雙波長的自由切換。這包含了通過光參量振蕩技術實現雙波長切換。美國對此技術已開展了大量研究，并且已將該技術應用于了部隊裝備中：其中包含了雷神公司的AN/ASQ-225型ATFLIR吊艙雙波長切換激光器，洛克希德·馬丁公司的狙擊手增程型吊艙雙波長切換激光器，諾斯羅普·格魯門公司的“萊特寧”Ⅱ型吊艙雙波長切換激光器以及美陸航雙波長切換人眼安全目標照射/測距器(SELRD)。目前，我國多個單位也開展了相關的研究。此外，也有通過倍頻技術實現1064nm/532nm的雙波長自由切換。采用非線性頻率變化的方式雖然可以獲得波長切換速度快，脈沖能量及峰值功率高的雙波長可切換的激光脈沖輸出，但是由于非線性轉換效率有限，兩個波長的脈沖能量相差較大。并且非線性效應需要通過角度調諧或者溫度調諧的方式以滿足相位匹配提高轉換效率，這增加了激光系統的復雜性、降低了系統整體的穩定性。

另一種方法是利用晶體的多波長特性，采取雙腔設計的形式，通過控制每個子腔中的普克爾斯盒的電壓開關時間實現雙波長交替輸出。例如，利用Nd:YVO3晶體的多波長特性，實現了1080nm和1342nm的雙波長切換輸出。采用該方式，通過對每個子腔的優化設計，可以獲得高脈沖能量、高峰值功率的調Q激光脈沖輸出，并且兩個波長的輸出脈沖能量相近。但是采用該設計激光輸出不同軸，并對于一定的激光晶體，可輸出的兩個波長的間隔固定，作為編碼激光雷達容易被識別破解。該方法的一種變形是利用棱鏡色散分光，分光后兩種波長各自的光路上再加上色散棱鏡、Q開關晶體以及全反射鏡的方案，采用該方案波長變化速度快，但是同樣光學布置上難度較大。

發明內容

本發明的第一發明目的是提供一種雙波長交替調Q激光器。該激光器輸出激光脈沖具有激光波長及雙波長間距可調諧等特點，可實現雙波長完美同軸可控快速交替變化的調Q激光脈沖輸出，不容易被識別破解，安全性高。