[發(fā)明專利]一種可產(chǎn)生多種激光圖案的水下激光發(fā)射器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110742944.6
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113555769A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋宏;黃慧;李梓欣;汪孟杰;賀治國;馮雪皓;李培良
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/00;H01S3/09;H01S3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 應(yīng)孔月

本申請公開了一種可產(chǎn)生多種激圖案的水下激光發(fā)射器，包括：激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器、激光圖案選擇單元。所述激光器驅(qū)動(dòng)電路包括MCU、APC偏置驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)模塊、電流調(diào)節(jié)單元，用于保護(hù)激光器在維持穩(wěn)定輸出功率的情況下不被高電流破壞；所述激光器包括激光工作物質(zhì)、激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)、光學(xué)共振腔；所述激光圖案選擇單元包括轉(zhuǎn)輪和控制電路，用于實(shí)現(xiàn)對激光器激光圖案的選擇；本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長、脈沖能量高、波長穩(wěn)定、光譜窄、體積小適用于海水光譜透射窗的藍(lán)綠波段具有多種激光圖案的水下激光器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可產(chǎn)生多種激光圖案的水下激光發(fā)射器。

背景技術(shù)

激光器又稱為激光二極管，使用固體(晶體、玻璃)、氣體(原子氣體、離子氣體、分子氣體)、半導(dǎo)體和液體等媒質(zhì)作為激光的工作物質(zhì)，其體積小、壽命長，并可采用簡單的注入電流的方式來作為激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)(也稱泵浦)。同時(shí)其工作電壓和工作電流與集成電路相互兼容，可以與集成電路單片集成。具有電光轉(zhuǎn)換效率高的特點(diǎn)，從而被廣泛用于激光焊接、材料熱處理、增材制造、通信、傳感等領(lǐng)域。

然而，在現(xiàn)有激光器制造與設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍存在以下問題:

現(xiàn)階段，激光器廣泛的被應(yīng)用是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，用于為檢測目標(biāo)提供標(biāo)記點(diǎn)，但由于激光器可供使用激光圖案單一，難以滿足工程測量的需求。

激光器的發(fā)光功率在長時(shí)間使用之后會(huì)大大降低，目前的解決辦法是為了維持輸出功率穩(wěn)定，激光器驅(qū)動(dòng)電路會(huì)逐漸增大偏置電流，但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到一定程度時(shí)輸出功率反而會(huì)有所降低，這樣一來，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流過大很容易燒毀激光器。

同時(shí)，水下激光器是指適合于海水光譜透射窗的藍(lán)綠波段激光器。要求壽命長、脈沖能量高、波長穩(wěn)定、光譜窄、體積小。為充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)傳輸率高的優(yōu)點(diǎn)，要求激光器有高的重復(fù)率，頻率一般為1001000HZ。目前使用的水下激光通信所用的激光器壽命仍然較短。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例的目的是提供一種可產(chǎn)生多種激光圖案的激光器，以解決現(xiàn)有激光器激光圖案單一、壽命短、輸出功率不穩(wěn)定、設(shè)備容易損壞的問題。適用于海水光譜投射窗，同時(shí)其激光驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性強(qiáng)。

根據(jù)本申請的實(shí)例，提供了一種可產(chǎn)生多種激光圖案的水下激光器，其特征在于，包括：激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器、激光圖案選擇單元；

所述激光器驅(qū)動(dòng)電路包括MCU、APC偏置驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)模塊、電流調(diào)節(jié)單元；所述MCU用于分別控制輸出驅(qū)動(dòng)電壓給所述APC偏置驅(qū)動(dòng)電路和所述電流調(diào)節(jié)電路，所述APC偏置驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流通過所述電流調(diào)節(jié)電路輸入所述激光器，通過所述電流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)流入所述激光器的電流大小；當(dāng)所述開關(guān)模塊與所述APC偏置驅(qū)動(dòng)電路的輸入端口連通時(shí)，關(guān)斷所述激光器電流，所述激光器停止工作，當(dāng)所述開關(guān)模塊與所述調(diào)節(jié)電路連通時(shí)，所述激光器正常工作；

所述激光圖案選擇單元包括轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)電路，所述轉(zhuǎn)輪具有多個(gè)圖案，所述激光器發(fā)出的激光穿過所述圖案，所述轉(zhuǎn)輪驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述激光器包括激光工作物質(zhì)、激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)、光學(xué)諧振腔；所述光學(xué)諧振腔由全反射鏡和部分反射鏡組組成，位于所述激光工作物質(zhì)兩側(cè)，其中，所述全反射鏡位于激光工作物質(zhì)左側(cè)，所述部分反射鏡位于激光工作物質(zhì)右側(cè)，所述激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)位于所述全反射鏡的左側(cè)。

進(jìn)一步地，所述激光工作物質(zhì)為Tb³⁺：Gd³⁺:LiYF₄所組成三明治結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)采用電泵浦的方式，由所述電流調(diào)節(jié)模塊為所述激勵(lì)抽運(yùn)系統(tǒng)注入電流。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)共振腔為兩片圓形反射鏡，所述兩片圓形反射鏡一個(gè)光學(xué)特性為全反射，另一個(gè)光學(xué)特性為半反射，所述兩片圓形反射鏡除光學(xué)特性不同外其他物理化學(xué)性質(zhì)完全一致。