[發明專利]一種近紅外人眼安全相干光超快掃描裝置及方法

在審

• 申請號: 202110499658.1
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113300204A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 劉士鵬;李峰西;王靜;邢振宏;陳中莉;李建美
• 申請（專利權）人: 濟南森峰科技有限公司
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/101;H01S3/102;H01S3/13;H01S3/00;B23K26/082
• 代理公司: 濟南舜昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 37249
• 代理人: 閆曉燕

本發明提供一種近紅外人眼安全相干光超快掃描裝置及方法，包括：半導體激光器泵浦源、耦合透鏡組、諧振腔輸入鏡、激光增益晶體、聲光晶體調制器、激光非線性KTP晶體、諧振腔輸出鏡、平面反射鏡、光束整形器、掃描多邊形轉鏡組件，掃描振鏡組件、f?θ聚焦透鏡組、激光加工靶面；實現近紅外人眼安全相干光超快掃描，同時結合工控機可編輯邏輯門陣列的控制可以實現激光脈沖重復頻率與掃描速度完成同步掃描。對生物加工，激光雷達，軍事激光對抗等領域有著重要的研究意義，對1.57μm人眼安全相干光在各個領用實際應用提供了重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種近紅外人眼安全相干光超快掃描裝置及方法。

背景技術

1.5-1.8μm是激光人眼安全波段，在該波段人眼晶狀體視網膜都有著較大的抗損傷閾值相對其他波段，另外該波段也正好處于大氣傳輸窗口，對煙霧的穿透能力極強，在遠程軍事武器對抗上有很大的優勢，人眼安全1.57μm激光技術是七十年代末未解決以大量裝備的軍用第二代Nd:YAG激光測距機對人眼不安全，穿透煙、霧能力差等問題而發展起來的一門新興技術。

1.57μm激光對人眼允許的曝光量是1.06μm Nd:YAG激光其器的20-40萬倍是10.6μm CO₂激光器的100倍，顯然較其他波段的激光更為安全。目前產生1.57μm激光的主要技術除了使用摻雜特殊稀土離子的激光晶體外就是主要應用光學參量振蕩器產生1.57μm人眼安全相干光。光學參量振蕩器具有閾值低、轉換效率高、重復頻率高、較高輸出能量的特點。1.57μm光學參量振蕩器主要采用1064nm全固態激光器作為泵浦源通過KTP等非線性晶體的二階非線性頻率轉換產生1573nm近紅外和3400nm中紅外相干光。

目前光學參量振蕩器OPO作為可以有效獲取中紅外，近紅外波段相干光源的技術手段，有利于實現Nd:YAG激光器的軍用激光設備的更新換代，引起了越來越廣泛的關注。1.5-1.6μm近紅外人眼安全波段處于大氣傳輸窗口，對于紅磷、白磷的穿透能力較強，其吸收率是1064nm的五分之一，另外1.57μm激光抗電磁干擾能力強，同時用于激光測距時，其目標反射率較高，目標與背景相比具有較高的對比度，背景噪聲低。

綜上所述，1.57μm激光對目前工業，軍事，醫療等方面應用廣泛，生物、人眼醫療手術、環境、風速檢測、軍工武器對抗、激光雷達測距等領域都有著重要的研究意義。

那么如何將1.57μm人眼安全相干光大面積快速掃描的方式應用到生物、人眼醫療手術、環境、風速檢測、軍工武器對抗、激光雷達測距等領域有效發揮其優點是當前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供的一種近紅外人眼安全相干光超快掃描裝置，實現了將1.57μm人眼安全相干光大面積快速掃描的方式應用到生物、人眼醫療手術、環境、風速檢測、軍工武器對抗、激光雷達測距等領域，有效發揮其優點。

具體包括：半導體激光器泵浦源、耦合透鏡組、諧振腔輸入鏡、激光增益晶體、聲光晶體調制器、激光非線性KTP晶體、諧振腔輸出鏡、平面反射鏡、光束整形器、掃描多邊形轉鏡組件，掃描振鏡組件、f-θ聚焦透鏡組、激光加工靶面；

半導體激光器泵浦源和耦合透鏡組通過光纖連接，耦合透鏡組、諧振腔輸入鏡、激光增益晶體、聲光晶體調制器、激光非線性KTP晶體、諧振腔輸出鏡共線設置；

諧振腔輸出鏡與平面反射鏡以預設角度匹配設置，平面反射鏡與光束整形器匹配連接，光束整形器的光束出光孔與掃描多邊形轉鏡組件的輸入端相匹配設置，掃描多邊形轉鏡組件的輸出端與掃描振鏡組件的輸入端水平共線，掃描振鏡組件的輸出端與f-θ聚焦透鏡組的輸入端垂直共線設置，f-θ聚焦透鏡組的輸出端與激光加工靶面相匹配設置。

進一步需要說明的是，半導體激光器泵浦源中心輻射波長808nm通過纖芯直徑400μm的光纖傳輸到耦合透鏡組；

聚焦的808nm光斑通過諧振腔輸入鏡打到激光增益晶體內。