[发明专利]一种自动温控固体激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体激光发生装置，特别是一种LD泵浦的单纵模连续波1645nm固体激光装置。

背景技术

固体激光器的热效应问题是有史以来，限制激光器发展的重要瓶颈，特别是对于大功率激光器的发展起到了一定的制约作用，因此，激光器领域的科研工作者长久以来一直致力于为解决大功率激光器的散热问题不懈努力。现有的水冷、液氮冷却方式尽管能够在一定程度上降低激光晶体的热效应，但是，降热不均导致的晶体局部温差较大，热效应仍然明显，对于出光质量仍然具有较大影响。

目前，单纵模1645nm激光是激光测距机、相干多普勒雷达和差分吸收激光雷达等系统的理想光源，且1645nm激光可被光纤传输，使其应用领域广泛，涉及到遥感和光通信等诸多方面。单掺Er晶体的在1.6μm波段具有较大的增益，适合作为产生1645nm激光的增益介质。通常获得1645nm单纵模激光的技术手段是腔内标准具和扭转腔模法，但由于较大的热透镜效应，难以获得较好光束质量的单纵模激光输出。因此，对于这一类固体激光器的热效应问题的解决迫在眉睫。

发明内容

本发明为了解决现有单纵模1645nm激光器输出功率低、热效应明显的问题，提供了提出了新的固体激光装置的设计方案。具体为，

一种LD泵浦的单纵模连续波1645nm固体激光装置，包括泵浦激光器1、第一反射镜2、单块非平面环形腔Er:YAG晶体3、热沉4、冷却装置5、温控系统6、散热片7、磁场装置8、光电探测器9；所述的单块非平面环形腔Er:YAG晶体3通过铟嵌入热沉4内，散热片7用于给冷却装置5散热，所述的磁场装置8用于给单块非平面环形腔Er:YAG晶体4的入射端面提供垂直磁场，所述的冷却装置5用于冷却热沉4从而稳定单块非平面环形腔Er:YAG晶体4的温度；

所述热沉4开有多个盲孔，内嵌多个温度传感器，所述多个传感器将热沉不同位置的温度实时传送到温控系统6；

所述温控系统6包括信号放大器、信号运算电路、中央控制器，所述信号放大器将接收到的多个温度值信号放大后传输到所述信号运算电路，所述信号运算电路将运算结果传输到所述中央控制器，所述中央控制器将所述运算结果与模拟值匹配，所述中央控制器根据匹配结果发出点阵式温控指令，所述点阵式温控指令控制所述冷却装置5的电压进而控制所述热沉4的每一点阵部位的温度使其与模拟值匹配；

所述光电探测器9实时接收输出的光学信号，所述光学信号经光电转换电路转换后反馈至所述温控系统6，为所述匹配结果提供修正值；

所述的泵浦激光器1经第一反射镜2透射至单块非平面环形腔Er:YAG晶体3的入射端面，再经单块非平面环形腔Er:YAG晶体3吸收后形成1645nm激光，该1645nm激光经单块非平面环形腔Er:YAG晶体3反射至第一反射镜2后形成反射光，该反射光穿透第二反射镜10后形成单纵模连续波1645nm激光，该反射光经所述第二反射镜10反射后入射至所述光电探测器9供信号检测。

进一步的，所述第一反射镜2的一面镀45度1532nm高透膜，另一面镀45度1532nm高透且1645nm高反膜。

进一步的，所述的单块非平面环形腔Er:YAG晶体3的入射端面上同时镀有对泵浦光高透、对激光波长垂直偏振光高反和水平偏振光高透的膜。

进一步的，所述冷却装置5为热电制冷器，且制冷精度为±0.001℃。

进一步的，所述温控系统6根据所述匹配结果形成磁控制信号，并对所述磁场装置8进行微控制。

进一步的，所述的泵浦激光器1输出的泵浦光的光谱半峰全宽为2nm。

进一步的，所述磁场装置8包括位于晶体3两侧对称设置的异性磁铁，其产生的磁场强度大于0.6T。

进一步的，温度值大于0℃小于10℃时，设定控制电压为25V；晶体温度值大于10℃小于45℃时，设定控制电压为30V；晶体温度值大于45℃小于60℃时，设定控制电压为35V。

本发明带来的有益效果是：本发明所述的一种全固态连续波单纵模1645nm固体激光器一种LD泵浦的单纵模连续波1645nm固体激光装置的结构简单，体积小，且选用单块非平面环形腔Er:YAG晶体作为激光增益介质，使用泵浦激光器作为泵浦源，同时使用计算机精确温控系统，使得冷却系统能够根据晶体温度实时多点调整冷却水平，使的泵浦光吸收的均匀性同比提高50％以上，使获得的单纵模连续波1645nm固体激光的输出功率提高了5倍。

附图说明