技术领域
[0001] 本
发明涉及一种脉冲泵浦主动调Q激光器，特别是脉冲泵浦和主动调Q联合控制输出双脉宽脉冲的激光器。
背景技术
[0002] 脉冲泵浦主动调Q固体激光器，主要由脉冲泵浦源，激光工作介质和主动调Q器件组成。脉冲泵浦源发射脉冲泵浦光，通过端面或者侧面泵浦照射激光工作介质由于脉冲泵浦的
峰值功率较高，泵浦速率很高，激光增益介质很快达到并超过
阈值，产生受激
辐射，产生一巨脉冲。由于脉冲泵浦源值只存在受激辐射阶段，其输出激光脉宽与泵浦脉宽有关。其输出的脉冲一般较快Q窄。
[0003] Q调制原理：通过调制激光
谐振腔内的损耗因子，使其按照规定的程序变化，在泵浦刚开始时，先积累反转粒子数，然后，腔内损耗因子降低，阈值随之降低，反转集居数大大超过阈值，受激辐射随之增强。存在两个阶段，储能阶段和受激辐射阶段。激光工作介质将泵浦
能量转化为激光能量。主动调Q元件主要用于控制腔内的损耗，以实现激光脉冲的输出。
[0004] 主动调Q的基本原理：谐振腔损耗由外部驱动源控制，称为主动调Q。包括转动调Q、电光调Q、
和声光调Q。便于调节。
[0005] 脉冲泵浦主动调Q激光器加压时间受
控制器集中控制，而控制器与光电
传感器相连，根据
信号的反馈信息来调节控制器的工作状态，及脉冲泵浦源和主动调Q器件相对于脉冲泵浦源之间的延时，使其能够实现脉冲泵浦发挥作用输出宽脉宽脉冲和主动调Q元件控制的窄脉宽脉冲交替稳定输出激光。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种脉冲泵浦主动调Q输出双脉宽脉冲交替出现的激光器，可产生脉冲泵浦控制的宽脉冲和主动调Q控制的窄脉冲交替输出的特性。
[0007] 本发明提供一种脉冲泵浦主动调Q输出双脉宽脉冲的激光器，包括：
[0008] 一脉冲泵浦源：
[0009] 一耦合装置，其输入端与脉冲泵浦源的输出端连接；
[0010] 一激光谐振腔，其位于耦合装置的输出光路上；
[0011] 一
光电传感器，其位于激光谐振腔的输出光路上；
[0012] 一控制器，其输入端与光电传感器的输出端连接，该控制器的一输出端口1与激光谐振腔一输入端连接，该控制器的另一输出端口2与脉冲泵浦源的输入端连接。
[0013] 本发明还提供一种脉冲泵浦主动调Q输出双脉宽脉冲的激光器，包括：
[0014] 一脉冲泵浦源：
[0015] 一激光谐振腔，其一输入端与脉冲泵浦源的输出端连接；
[0016] 一光电传感器，其输入端位于激光谐振腔的输出光路上；
[0017] 一控制器，其输入端与光电传感器的输出端连接，该控制器的一输出端口1与激光谐振腔另一输入端连接；该控制器的另一输出端口2与脉冲泵浦源的输入端连接。
[0018] 本发明的有益效果是，采用本发明的脉冲泵浦主动调Q激光器，其调Q过程可以通过主动调Q器件来进行控制，从而实现窄脉宽脉冲的输出。脉冲泵浦单独控制时，主动调Q器件处于关断期间，不发挥作用，脉冲泵浦发挥作用，输出宽脉冲；当主动调Q器件工作时，其发挥主要作用，输出窄脉宽脉冲；主动调Q的
开关时间根据光电传感器的反馈信号进行调节，达到宽窄脉冲的交替出现。
附图说明
[0019] 为了进一步说明本发明的内容，下面结合实例及附图对本发明进行进一步的说明，其中：
[0020] 图1是本发明第一
实施例的结构示意图；
[0021] 图2是本发明第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0022] 请参阅图1第一实施案例结构示意图所示，本发明提供一种脉冲泵浦主动调Q输出双脉宽脉冲的激光器，包括：
[0023] 一脉冲泵浦源10，所述的脉冲泵浦源10包括
半导体激光器；脉冲泵浦源10提供泵浦脉冲，其脉冲宽度为250μs，功率为120W，中心
波长808nm，重复
频率(10Hz-1kHz)可调，其作用为当其单独工作时，激光器输出宽激光脉冲，重复频率与泵浦脉冲频率一样；脉冲泵浦源10的输入端与后续的控制器14的一输出端2相连，其工作状态受控制器14的控制；其输出端与耦合装置11相连；
[0024] 一耦合装置11，其输入端与脉冲泵浦源10的输出端连接；耦合装置11为耦合光纤或耦合透镜组，其作用为脉冲泵浦源10出射的泵浦脉冲进行光束
准直、聚焦，使泵浦光入射到激光增益介质122上的光斑大小与激光谐振腔的光斑相匹配；第一实施案例采用1∶1的耦合透镜组。
[0025] 一激光谐振腔12，其位于耦合装置11的输出光路上；
[0026] 其中所述的激光谐振腔12包括：
[0027] 本案例一采用平平腔：一前腔镜121、一激光增益介质122、一主动调Q器件123和一后腔镜124组成，其中该前腔镜121、激光增益介质122、主动调Q器件123和后腔镜124依序位于同一光路上；
[0028] 激光谐振腔12的腔型可以为平平腔(即前后端镜都为平面镜)、平凹腔(即前腔面为平面镜，后端面为凹面镜)、平凸腔(即前腔面为平面镜，后端面为凸面镜)、凹平腔(即前腔面为凹面镜，后端面为平面镜)、凸平腔(即前腔面为凸面镜，后端面为平面镜)、凹凹腔(即前腔面为凹面镜，后端面为凹面镜)、凹凸腔(即前腔面为凹面镜，后端面为凸面镜)、凸凹腔(即前腔面为凸面镜，后端面为凹面镜)、凹凸腔(即前腔面为凹面镜，后端面为凸面镜)凸凸腔(即前腔面为凸面镜，后端面为凸面镜)，或者为其他腔型；
[0029] 其中所述的激光增益介质122是脉冲泵浦源10的增益介质，激光增益介质122的增益介质的材料是Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YAP、Er：YAG、Cr：YAG、Nd：glass、Yb：glass、Er：glass或Ti：sapphire等可以产生激光的增益介质，其可以通过吸收泵浦脉冲产生粒子数反转，通过谐振腔产生脉冲激光，第一实施案例采用Nd：YVO4作为增益介质材料；
[0030] 激光谐振腔12内的主动调Q器件123是声光
调制器、电光调制器或转镜调Q；
[0031] 主动调Q器件123位于激光谐振腔12中，与前腔镜121、激光增益介质122、主动调Q器件123、后腔镜124依序位于同一光路上，主动调Q器件控制谐振腔内的损耗因子，以产生激光脉冲，所述的主动调Q器件是声光调Q器件，其产生的脉冲宽度在0.01ns-1ms之间；第一实施案例采用声光调Q器件作为主动调Q器件；
[0032] 一光电传感器13是
光电倍增管、
雪崩光电
二极管、PIN
光电二极管、光电晶体管、条纹管、场效应管、光敏
电阻或电荷耦合设备；其输入端探测激光谐振腔12的输出激光，其输出端与后续的控制器14的输入端相连，将探测的
光信号转化为
电信号传递控制器14；第一实施案例采用InGaAs(PIN)光电探测器作为光电传感器13；
[0033] 一控制器14，其输入端与光电传感器13的输出端连接，接收光电传感器13的电信号，对电信号进行分析，调节主动调Q器件123和脉冲泵浦源10的工作状态；
[0034] 该控制器14的一输出端口1与激光谐振腔12一输入端连接，该输入端与主动调Q器件123相连，控制器14可以控制主动调Q器件123的开关状态、重复频率等；该控制器14的另一输出端口2与脉冲泵浦源10的输入端连接，该控制器14可以控制脉冲泵浦源10的开关状态、重复频率等；同时控制器14可以控制主动调Q器件123与脉冲泵浦源10之间的延时，使输出的脉冲脉宽、重复频率可调，输出脉冲稳定有序。
[0035] 本发明输出的宽脉冲由脉冲泵浦源10控制，脉宽为1ns-ms量级，窄脉宽脉冲由主动调Q器件123控制，其脉宽为0.01ns-μs量级。
[0036] 请参阅图2第二实施案例示意图所示，本发明提供一种脉冲泵浦主动调Q输出双脉宽脉冲的激光器，包括：
[0037] 一脉冲泵浦源10，所述的脉冲泵浦源10包括半导体激光器或
闪光灯；第二实施案例采用脉冲泵浦源10，其输出的泵浦脉冲与激光谐振腔12的一输入端口相连，泵浦脉冲直接入射到激光增益介质122；
[0038] 一激光谐振腔12，其一输入端与脉冲泵浦源10的输入端口2连接，其中所述的激光谐振腔12包括：
[0039] 一前腔镜121、一激光增益介质122、一主动调Q器件123和一后腔镜124组成，其中该前腔镜121、激光增益介质122、主动调Q器件123和后腔镜124依序位于同一光路上；
[0040] 激光谐振腔12的腔型可以为平平腔(即前后端镜都为平面镜)、平凹腔(即前腔面为平面镜，后端面为凹面镜)、平凸腔(即前腔面为平面镜，后端面为凸面镜)、凹平腔(即前腔面为凹面镜，后端面为平面镜)、凸平腔(即前腔面为凸面镜，后端面为平面镜)、凹凹腔(即前腔面为凹面镜，后端面为凹面镜)、凹凸腔(即前腔面为凹面镜，后端面为凸面镜)、凸凹腔(即前腔面为凸面镜，后端面为凹面镜)、凹凸腔(即前腔面为凹面镜，后端面为凸面镜)凸凸腔(即前腔面为凸面镜，后端面为凸面镜)，或者为其他腔型；
[0041] 其中所述的激光增益介质122是脉冲泵浦源10的增益介质，激光增益介质122的增益介质的材料是Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YAP、Er：YAG、Cr：YAG、Nd：glass、Yb：glass、Er：glass或Ti：sapphire等可以产生激光的增益介质，其可以通过吸收泵浦脉冲产生粒子数反转，通过谐振腔产生脉冲激光，第二实施案例采用Nd：YAG作为增益介质材料；
[0042] 其中所述的主动调Q器件123是声光调制器、电光调制器或转镜调Q；
[0043] 一光电传感器13是光电倍增管、
雪崩光电二极管、
PIN光电二极管、光电晶体管、条纹管、场效应管、光敏电阻或电荷耦合设备；其输入端探测激光谐振腔12的输出激光，其输出端与后续的控制器14的输入端相连，将探测的光信号转化为电信号传递控制器14；第二实施案例采用InGaAs(PIN)光电探测器作为光电传感器13；
[0044] 一控制器14，其输入端与光电传感器13的输出端连接，接收光电传感器13的电信号，对电信号进行分析，调节主动调Q器件123和脉冲泵浦源10的工作状态；
[0045] 该控制器14的一输出端口1与激光谐振腔12一输入端连接，该输入端与主动调Q器件123相连，控制器14可以控制主动调Q器件123的开关状态、重复频率等；该控制器14的另一输出端口2与脉冲泵浦源10的输入端连接，该控制器14同时可以控制脉冲泵浦源10的开关状态、重复频率等；同时控制器14可以控制主动调Q器件123与脉冲泵浦源10之间的延时，使输出的脉冲脉宽、重复频率可调，输出脉冲稳定有序。
[0046] 本发明输出的宽脉冲由脉冲泵浦源10控制，脉宽为1ns-ms量级，窄脉宽脉冲由主动调Q器件123控制，其脉宽为0.01ns-μs量级。
[0047] 工作方式：
[0048] 参阅第一实施案例图1所示，本发明通过控制器14对脉冲泵浦10和主动调Q器件123的工作状态进行控制，得到脉冲泵浦源10单独工作、主动调Q器件不工作时，产生的宽脉宽脉冲；当脉冲泵浦源10和主动调Q器件123同时工作时，产生窄脉宽脉冲；通过控制器14，调节脉冲泵浦源10和主动调Q器件123之间的延时，得到稳定的宽脉宽脉冲、窄脉宽脉冲的双脉宽脉冲输出激光器。
[0049] 1.按照第一实施案例图示进行安装；
[0050] 2.打开控制器14，调节使脉冲泵浦源10开始工作，出射泵浦脉冲，经过耦合装置11，入射到激光谐振腔12里面的激光增益介质122，此时主动调Q器件处于不工作状态，经过谐振腔12的震荡，产生宽脉宽脉冲；
[0051] 3.通过控制器14，调节主动调Q器件123处于工作状态，脉冲泵浦源10和主动调Q器件123同时工作时，激光工作介质122先进行能量储存，再进行能量的释放，产生窄脉宽脉冲；
[0052] 4.激光谐振腔12产生的激光，经光电传感器13探测，将光信号转化为电信号传递给控制器14，控制器14接收到脉冲信号后，调节主动调Q器件123和泵浦脉冲源10的工作参数；同时对主动调Q器件123与脉冲泵浦源10之间的延时进行调节；控制器14控制主动调Q器件123在脉冲泵浦源10出射的相同脉冲间隔的脉冲间周期性工作，产生周期性的宽窄脉冲。
[0053] 5.光电传感器3探测激光脉冲，返回步骤2，对控制器10进行精确调节，产生周期性的宽窄双脉宽脉冲。
[0054] 参见图1，脉冲泵浦源10采用光纤耦合的二极管激光器，波长为808nm，经过透镜组(耦合装置11)，经过激光谐振腔12前腔镜121入射到激光增益介质122。激光谐振腔12采用平平腔，前端镜121
镀1064nm高反，808高透，后端镜124镀透过率10％，反射率90％的反射镜，用于激光输出。激光增益介质122为Nd：YVO4，掺杂浓度为0.5％，晶体长度为10mm，前后表面镀808nm和1064nm的增透膜。主动调Q器件123采用声光调制器，光电传感器13采用InGaAs(PIN)光电探测器。
[0055] 打开控制器14，调节脉冲泵浦源10出射的脉冲泵浦光重复频率为1kHz、泵浦脉冲宽度为250μs，经过耦合装置11对激光晶体122Nd：YVO4进行泵浦。此时只有脉冲泵浦源10发挥作用，进行受激辐射，产生宽脉宽脉冲，产生脉宽为100μs。
[0056] 光电传感器13接受脉冲激光，反馈给控制器14，控制器14调节声光调Q器件123的工作状态，使声光调Q器件123在脉冲泵浦源10的间隔泵浦脉冲间进行工作。声光调Q器件123工作时，发挥主要作用，产生窄脉宽激光脉冲，脉宽为100ns。
[0057] 当声光调Q器件123，在相同间隔泵浦脉冲中工作时，如果设置声光器件123的重频低，则产生一个窄脉冲，一个宽脉冲，一个窄脉冲周期性双脉宽脉冲串；如果重频高，则可以产生几个窄脉冲，一个宽脉冲，几个窄脉冲的双脉宽脉冲串。
[0058] 光电传感器13接受出射脉冲，反馈到控制器14，调节声光调Q器件123与脉冲泵浦源10之间的延时，调节声光调Q器件123的参数，产生稳定的周期性双脉宽激光脉冲。
[0059] 以上所述的具体实施，对本发明目的、技术方案和效果进行了进一步的详细说明，应理解的是，以上所述为本发明的具体实施案例而已，并不是用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所做的任何
修改、等同变换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
