[發(fā)明專利]一種基于Y型腔正交偏振激光器的一體化激光傳感裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110037407.1
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN112736634A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張斌;曾小飛;肖光宗;劉賤平;趙洪常
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08;G01N21/01
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正務(wù)聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43252
• 代理人: 吳婷

1.一種基于Y型腔正交偏振激光器的一體化激光傳感裝置，其特征在于：包括Y型腔正交偏振激光器(100)、溫控單元(200)、測(cè)量單元(300)、傳感單元(400)、氣體導(dǎo)管(500)、傳感氣體、信號(hào)控制與處理單元(600)、第一接插件(700)、第二接插件(800)和若干導(dǎo)線；

所述Y型腔正交偏振激光器(100)，包括激光器腔體、偏振分光片(104)、第一反射鏡(105)、第二反射鏡(106)、第三反射鏡(107)、第一壓電陶瓷(108)、第二壓電陶瓷(109)、第三壓電陶瓷(110)、空腔(111)、第一通氣孔(112)、增益管(113)、陰極(114)、陽(yáng)極(115)；所述激光器腔體包括共用段(101)、S子段(102)和P子段(103)，所述共用段(101)和S子段(102)采用微晶玻璃和鉆孔工藝一體化加工，共用一個(gè)端面；所述偏振分光片(104)固定設(shè)置在該共用端面上；所述P子段(103)的第一端面與設(shè)置偏振分光片后的共用段(101)和S子段(102)的共用端面密封固定連接；所述P子段(103)中心沿光路方向設(shè)置有封閉的空腔(111)，該空腔(111)設(shè)有第一通氣孔(112)；所述第一反射鏡(105)固定設(shè)置在共用段(101)的第一端面上，所述第一壓電陶瓷(108)固定設(shè)置在第一反射鏡(105)上，所述第二反射鏡(106)固定設(shè)置在S子段(102)的第一端面上，所述第二壓電陶瓷(109)固定設(shè)置在第二反射鏡(106)上，第三反射鏡(107)固定設(shè)置在P子段(103)的第二端面上，所述第三壓電陶瓷(110)固定設(shè)置在第三反射鏡(107)上；所述增益管(113)設(shè)置在共用段(101)內(nèi)，充有氣壓比為7:1的氦氖氣體；所述陰極(114)、陽(yáng)極(115)固定設(shè)置在共用段(101)側(cè)壁上，并與所述增益管(113)連通；

所述溫控單元(200)包括第一級(jí)鋁盒(201)、第二級(jí)鋁盒(202)、第三級(jí)鋁盒(203)、若干TEC制冷片(204)、若干熱沉(205)、聚乙烯保溫海綿(206)和NTC熱敏電阻(207)；所述第二級(jí)鋁盒(202)固定放置第三級(jí)鋁盒(203)內(nèi)后部，所述第一級(jí)鋁盒(201)固定放置在所述第二級(jí)鋁盒(202)內(nèi)；所述第一級(jí)鋁盒(201)和第二級(jí)鋁盒(202)的左、右及后三個(gè)方向的外側(cè)壁上利用導(dǎo)熱硅膠都粘連有若干TEC制冷片(204)，所述第二級(jí)鋁盒(202)和第三級(jí)鋁盒(203)的左、右及后三個(gè)方向的內(nèi)側(cè)壁上利用導(dǎo)熱硅膠都固定粘連熱沉(205)；所述第一級(jí)鋁盒(201)外側(cè)壁上的TEC制冷片(204)利用導(dǎo)熱硅膠都對(duì)應(yīng)與所述第二級(jí)鋁盒(202)內(nèi)側(cè)壁上的熱沉(205)固定粘連，所述第二級(jí)鋁盒(202)外側(cè)壁上的TEC制冷片(204)利用導(dǎo)熱硅膠都對(duì)應(yīng)與所述第三級(jí)鋁盒(203)內(nèi)側(cè)壁上的熱沉(205)固定粘連；所述第一級(jí)鋁盒(201)和第二級(jí)鋁盒(202)之間，所述第二級(jí)鋁盒(202)和第三級(jí)鋁盒(203)的左、右及后側(cè)壁之間，都填充有聚乙烯保溫海綿(206)；所述NTC熱敏電阻(207)固定設(shè)置在所述第一級(jí)鋁盒(201)內(nèi)右側(cè)壁中心；所述Y型腔正交偏振激光器(100)固定設(shè)置在所述第一級(jí)鋁盒(201)內(nèi)，所述第一反射鏡(105)前向設(shè)置有先后貫穿第一級(jí)鋁盒(201)、聚乙烯保溫海綿(206)和第二級(jí)鋁盒(202)的通光孔，且與第一反射鏡(105)保持同軸；

所述測(cè)量單元(300)，固定設(shè)置在所述第三級(jí)鋁盒(203)內(nèi)前部，包括可調(diào)衰減器(301)、50:50分光平片(302)、渥拉斯通棱鏡(303)、兩個(gè)光強(qiáng)探測(cè)器(304)、1/4波片(305)和光電雪崩二極管(306)；所述可調(diào)衰減器(301)為圓形中性可調(diào)旋轉(zhuǎn)衰減器，固定設(shè)置在所述通光孔前側(cè)，且與通光孔保持同軸；所述50:50分光平片(302)固定設(shè)置可調(diào)衰減器(301)的前側(cè)；所述渥拉斯通棱鏡(303)設(shè)置在可調(diào)衰減器(301)的左側(cè)，用于將50:50分光平片(302)反射的兩種頻率激光分成兩束，一束為S偏振光，另一束為P偏振光；所述兩個(gè)光強(qiáng)探測(cè)器(304)粘接在渥拉斯通棱鏡(303)上，用于分別探測(cè)兩束偏振光的光強(qiáng)；所述1/4波片(305)設(shè)置在50:50分光平片(302)前側(cè)，用于將透過50:50分光平片(302)的兩種頻率激光合拍；所述光電雪崩二極管(306)固定設(shè)置在1/4波片(305)前側(cè)，用于接收激光合拍的拍頻信號(hào)；

所述傳感單元(400)為密封腔體，設(shè)有貫穿其外壁的第二通氣孔(401)，用于接收待測(cè)物理量；

所述氣體導(dǎo)管(500)物理性能穩(wěn)定，其一端與第一通氣孔(109)密封連接，另一端分別密封穿過第一級(jí)鋁盒(201)前側(cè)壁、聚乙烯保溫海綿(206)、第二級(jí)鋁盒(202)前側(cè)壁、第三級(jí)鋁盒(203)前側(cè)壁，與第二通氣孔(401)密封連接；所述氣體導(dǎo)管(500)與所述P子段(103)的空腔(111)和傳感單元(400)連通構(gòu)成一個(gè)封閉腔，所述傳感氣體化學(xué)性能穩(wěn)定，且置入該封閉腔內(nèi)；

所述信號(hào)控制與處理單元(600)，包括穩(wěn)流模塊(601)、溫控模塊(602)和測(cè)控模塊(603)，所述穩(wěn)流模塊(601)和溫控模塊(602)分別通過導(dǎo)線與測(cè)控模塊(603)連接，用于控制Y型腔正交偏振激光器(100)的驅(qū)動(dòng)電流和工作點(diǎn)，控制所有TEC制冷片(204)，以及采集和處理光電雪崩二極管(306)輸出的信號(hào)，獲得待測(cè)物理量信息；

所述第一接插件(700)和第二接插件(800)并列設(shè)置在所述第三級(jí)鋁盒(203)前外側(cè)壁上；

所述第一壓電陶瓷(108)、第二壓電陶瓷(109)、第三壓電陶瓷(110)、陰極(114)和陽(yáng)極(115)，分別利用導(dǎo)線穿過第一級(jí)鋁盒(201)前側(cè)壁、聚乙烯保溫海綿(206)、第二級(jí)鋁盒(202)前側(cè)壁，通過第一接插件(700)與所述穩(wěn)流模塊(601)的連接；

所述NTC熱敏電阻(207)，利用導(dǎo)線穿過第一級(jí)鋁盒(201)前側(cè)壁、聚乙烯保溫海綿(206)、第二級(jí)鋁盒(202)前側(cè)壁，通過第二接插件(800)與測(cè)控模塊(603)的連接；

所述第一級(jí)鋁盒(201)外側(cè)壁上的TEC制冷片(204)，利用導(dǎo)線穿過聚乙烯保溫海綿(206)、第二級(jí)鋁盒(202)前側(cè)壁，通過第一接插件(700)與所述溫控模塊(602)的連接；

所述第二級(jí)鋁盒(202)外側(cè)壁上的TEC制冷片(204)，利用導(dǎo)線通過第一接插件(700)與所述溫控模塊(602)的連接；

所述兩個(gè)光強(qiáng)探測(cè)器(304)和光電雪崩二極管(306)分別利用導(dǎo)線通過第二接插件(800)與所述測(cè)控模塊(603)連接。