[发明专利]一种波长可调谐的编码输出声光调Q脉冲CO2激光器

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域中涉及的一种新型脉冲CO₂激光器。

技术背景

CO₂激光器可产生9μm～11μm的激光输出，此波段恰好处于光束传输的大气窗口，所以在激光测距、测速、成像雷达、环境探测及空间通讯等方面具有广阔的应用前景。在这些应用中均需要激光器以脉冲方式工作，且往往需要激光器具备以下三个特点：较窄的光脉宽、激光输出波长可调谐、激光脉冲数和脉冲频率可任意设定与控制，但现有同类激光器均未能同时满足上述三个方面的技术要求，从而限制和影响了此技术的应用与发展。

与本发明最为接近的已有技术是成都电子科技大学李建军等人提出的，发表于《中国激光》1995年第3期，如图1所示。该激光器包括全反射镜1、放电增益区2、布儒斯特窗3、声光调制器4、输出窗口5和调制器驱动源6。此结构利用声光调Q的方法实现了准波导脉冲CO₂激光器运转，并将脉宽压缩至100ns，峰值功率达到2000W，具有一定的实用价值。但此激光器只能输出单一波长的激光，而无法实现激光输出波长的调谐以及脉冲频率和脉冲数的任意设定与控制，所以仍不能满足大多数的实际使用要求。

发明内容

为克服已有技术存在的缺陷，满足国家发展中对此技术的实际应用需求，我们设计并研制了一种新型的CO₂激光器。

本发明要解决的技术问题是：提供一种波长可调谐的编码输出声光调Q脉冲CO₂激光器。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括全反射镜7、放电增益区8、布儒斯特窗9、声光调制器10、转角反射镜11、光栅12、输出反射镜13、调制器驱动源14和编码信号控制器15。在全反射镜7和光栅12构成的激光器谐振腔的光轴上，从左至右依次排列全反射镜7，放电增益区8、布儒斯特窗9、声光调制器10、光栅12；其中全反射镜7、放电增益区8、布儒斯特窗9三者为一体，构成产生激光增益的封离式激光放电管，布儒斯特窗9与光轴之间成固定的夹角安装，布儒斯特窗9的材料选择的不同，夹角的角度也不同，布儒斯特窗9的材料为ZnSe，布儒斯特窗9与光轴之间成67.4°夹角；声光调制器10的入射面与光轴垂直，声光调制器10与调制器驱动源14通过电缆连接，调制器驱动源14与编码信号控制器15通过电缆连接；光栅12的反射面与转角反射镜11的反射面之间成固定的角度安装，输出反射镜13安装在转角反射镜11的反射光线的光轴上。

工作原理说明：本发明是基于声光调Q原理、光栅波长调谐原理及编码信号控制技术设计的一种新型CO₂激光器。光栅12与全反射镜7构成激光器的谐振腔，激光器为一级振荡零级输出。激光器工作时，通过调节光栅12的反射面法线与光轴之间的夹角α实现激光器输出波长的调谐，调谐范围9.2μm～10.8μm，由编码信号控制器15为调制器驱动源14提供按要求编制的标准TTL控制信号，从而实现该激光器输出波长的调谐和激光脉冲的编码输出。光栅12与转角反射镜11安装在同一个转台上，光栅12的反射面与转角反射镜11的反射面形成的交线即为转台的轴线，这样光栅12和转角反射镜11就组成了一个角反射器，根据角反射器的原理，旋转光栅12调谐波长时，输出激光束的方向将保持不变。

本发明的积极效果：通过声光调Q、光栅输出的方法实现了CO₂激光器的窄脉冲输出及激光波长的调谐，并通过编码信号控制器实现了激光输出脉冲的任意编码控制，弥补了原有技术在波长调谐和脉冲控制等方面的不足，满足了实际应用中对该激光器的技术要求；利用角反射器的原理实现了波长调谐时激光束的输出方向保持不变，增强了该激光器的使用性能。

附图说明

图1是已有技术的声光调Q脉冲CO₂激光器结构示意图；

图2是本发明的可调谐声光调Q脉冲CO₂激光器结构示意图。

具体实施方式：

本发明按图2所示的结构实施，其中全反射镜7为凹面镜，曲率半径R＝2500mm～3500mm，放电增益区8由硬质玻璃管制成，内径φ7mm～φ8mm，布儒斯特窗9材料为ZnSe，与光轴之间夹角为67.4°，声光调制器10由Ge晶体制成，调制器驱动源14的中心频率为40KHz，脉冲重复频率0.1Hz～100KHz，编码信号控制器15可输出任意设定的标准TTL信号，光栅12为100线/mm～150线/mm金属原刻光栅。