[發明專利]一種雙溫工作全固態Nd:YAG激光器

在審

• 申請號: 202011578522.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112821174A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 金鋒;吳振宇;劉亞萍;沈琪皓;陳仁
• 申請（專利權）人: 西南技術物理研究所
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;H01S3/06;H01S3/0941;H01S3/11;H01S3/115;H01S3/117
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種雙溫工作全固態Nd:YAG激光器，其包括：Nd:YAG激光增益介質、泵浦源、加熱器、調Q器件、激光諧振腔鏡；激光諧振腔鏡、Nd:YAG激光增益介質、調Q器件形成諧振腔；泵浦源向諧振腔內泵浦激光，加熱器為泵浦源加熱。本發明兩段溫控的方法相較前面的高溫工作升溫跨度比較小，需要的預熱時間大大縮短，這在許多應用上很有用，特別是在軍事上如軍用激光測距、激光照射器、激光測距/照射一體機等有廣泛的應用需求。

技術領域

本發明屬于激光技術領域，涉及一種分段定溫工作的二極管泵浦Nd:YAG激光器，具體為一種雙溫工作全固態Nd:YAG激光器，可用于軍用激光測距、激光照射器、激光測距/照射一體機。

背景技術

二極管泵浦固體激光器(又稱為全固態激光器)由于其高效率、長壽命、高可靠性在很多領域逐步取代閃光燈泵浦固體激光器。

通常的二極管泵浦Nd:YAG激光器是利用Nd:YAG的808nm吸收峰，采用與之對應波長的激光二極管作為泵浦源。由于激光二極管波長會隨著溫度的變化而發生漂移(0.25～0.3nm/℃)，而激光增益介質吸收帶寬有限(Nd:YAG其吸收帶寬約為3nm)，二極管泵浦固體激光器其泵浦源——激光二極管(簡稱LD又稱為半導體激光器)發射的光譜寬度較窄，在溫度變化較大時可能影響激光二極管發射波長與增益介質吸收帶之間的匹配，降低激光器輸出，嚴重時甚至造成不出光的后果。

為了適應環境溫度變化(-40～60℃)，通常采用TEC致冷器或液冷對激光二極管進行溫控，通過溫控穩定激光二極管波長來保證二極管泵浦固體激光器正常工作。但是采用液冷比較麻煩，采用TEC熱電致冷器在低溫或常溫下能很好控溫，但在高溫時由于熱端溫度散不掉，TEC致冷效率急劇下降，同時本身也產生大量的熱，溫度根本控不下來。與此同時還會增加系統的體積、重量和能耗。

為解決此問題，有人提出了激光二極管高溫工作的技術方案應對，只加熱不制冷，加熱到要求環境的高溫點附近，此時激光二極管波長為808nm，規避了溫控的難題。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種設定雙工作溫度分別利用Nd:YAG主次吸收峰的全固態Nd:YAG激光器，可在-40℃～60℃環境溫度范圍內正常工作，解決通常的二極管泵浦固體激光器在高溫環境下溫度根本控不住的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種雙溫工作全固態Nd:YAG激光器，在-40℃～10℃時，將激光二極管溫度控制在7℃左右，使激光二極管的發射波長為795nm，此時與Nd:YAG 796nm次吸收峰良好匹配；在10℃～60℃時，將激光二極管溫度控制在55℃左右，使激光二極管的發射波長為807nm，此時與Nd:YAG 808nm主吸收峰良好匹配。從而使該全固態Nd:YAG激光器能在-40℃～60℃環境溫度范圍內正常工作。

其中，所述的激光工作物質為Nd:YAG晶體或陶瓷，可以為圓棒狀、板條狀或其它形狀。

其中，其泵浦方式可以為縱向泵浦(端面泵浦)或橫向泵浦(側面泵浦)，也可以是縱向泵浦+橫向泵浦。

其中，采用TEC、電阻絲、PTC恒溫發熱片等將激光器升溫至7℃或55℃。由于激光二極管發射波長的溫漂為0.25～0.3nm/℃，故所用泵浦源--激光二極管的溫漂差異，對應設定的7℃或55℃工作點會有少許變化，前述7℃或55℃工作點是按溫漂為0.25nm/℃計算的。

如果由于工作點不同導致的1064nm激光輸出有差異，可通過程控激光二極管驅動電源通過適當增加電流補償予以彌補。

全固態激光器可采用主動調Q(如LN、KDP、RTP等電光調Q、聲光Q開關)也可采用被動調Q(如Cr4+:YAG、BDN燃料盒等)。