一种基于热效应的光束发散角控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于热效应的光束发散角控制方法，其特征是：至少包括光路调节装置、介质、第一激光器和第二激光器，第一激光器发出一个波长为λ1的光束通过介质输出，第二激光器发出一个波长为λ2的光束进入介质，第二激光器发出波长λ2进入介质，使第一激光器通过的介质光轴线上形成一个热透镜，改变第二激光器功率大小，调节热透镜焦距，使第一激光器受热透镜焦距变化，改变输出发散角。本发明专利技术以便在不改变光学系统的情况下，随需要而调节激光光束的控制系统，使激光光束发散角得到控制，从而实现连续改变激光发散角的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光
，特别是涉及一种基于热效应的光束发散角控制方法。技术背景在激光器的应用中，常常要根据应用的需求，使出射的激光光束发散角发生变化，以实现不同的照射效果。例如，为了增加对目标的覆盖范围，常要求提高光束的发散角，而为了增加照射距离，却需要减小发散角。为了实现这点，常规的办法是根据需要更换不同焦距的光学透镜。但实际应用中，这样做费时费事，不适合对目标进行实时跟踪。为此，我们提出了采用热效应控制的用于激光照射和接受系统的可变焦透镜。当激光经过介质传输时，通常有部分的激光能量会被介质吸收，造成激光能量损失，同时引起介质的温度升高，导致介质的折射率发生变化，称之为激光的热效应现象。对于圆形对称的激光光斑，这种热效应的后果就是在介质中形成一种类似凸(凹)透镜的效应，称为介质热透镜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于热效应的光束发散角控制方法，以便在不改变光学系统的情况下，随需要而调节激光光束的控制系统，使激光光束发散角得到控制，从而实现连续改变激光发散角的目的。本专利技术的目的是这样实现的，一种基于热效应的光束发散角控制方法，其特征是：至少包括光路调节装置、介质、第一激光器和第二激光器，第一激光器发出一个波长为λ1的光束通过介质输出，第二激光器发出一个波长为λ2的光束进入介质，第二激光器发出波长λ2进入介质，使第一激光器通过介质的光轴线上形成一个热透镜，改变第二激光器功率大小，调节热透镜焦距，使第一激光器光束受热透镜焦距变化，改变输出发散角。所述的介质为柱状体，第一激光器和第二激光器输出光束通过柱状体的中心光轴；所述的介质对第一激光器发出的λ1光束实现全透射，对第二激光器发出的λ2光束实现全吸收。所述的第一激光器输出光路与介质中心光轴重合，第二激光器输出光路经光路调节装置后与介质中心光轴重合。所述的第二激光器输出光路与介质中心光轴重合，第一激光器输出光路经光路调节装置后与介质中心光轴重合。所述的光路调节装置是镀膜平面镜。所述的介质通过热沉散热。所述的介质与透镜组形成光速发散角调节光路。所述的第一激光器发出一个波长为λ1＝1064nm，第二激光器发出波长为λ2＝808nm波长，介质掺杂有Nd:YAG。所述的第一激光器发出一个波长为λ1是532nm，第二激光器发出波长为λ2＝808nm波长，介质掺杂有Nd:YAG。所述的第一激光器发出一个波长为λ1＝1064nm，第二激光器发出波长为λ2＝940nm波长，介质掺杂Yb：YAG。本专利技术的优点是：由于本专利技术至少包括介质、第一激光器和第二激光器，第一激光器发出一个波长为λ1的光束通过介质输出，第二激光器发出一个波长为λ2的光束进入介质，第二激光器发出波长λ2进入介质，使第一激光器通过的介质光轴线上形成一个热透镜，改变第二激光器功率大小，调节热透镜焦距，使第一激光器受热透镜焦距变化，改变输出发散角。这种方式具有激光光束发散角快速可控的优点，特别适合快速依据需要改变输出发散角的场合。附图说明下面将结合实例对本专利技术做进一步说明：图1是本专利技术实施例1结构示意图；图2是本专利技术实施例2结构示意图；图3是本专利技术实施例3结构示意图图4是本专利技术实施例5结构示意图。图中：1.第一激光器；2.光路调节装置；3.第二激光器；4.介质；5.散热机构；6.透镜组。具体实施方式实施例1如图1所示，一种基于热效应的光束发散角控制方法，包括输出波长为λ1的第一激光器1，输出波长为λ2的第二激光器3，与水平方向成45°角的镀膜平面镜(光路调节装置2)和掺杂Nd:YAG的介质4。由第一激光器1发出波长为λ1＝532nm波长的光束，沿水平方向照射到45°角的平面镜后进入掺杂Nd:YAG的介质4，光路调节装置2是镀膜平面镜；镀膜平面镜45度放置在第一激光器1输出光路上，镀膜平面镜使第一激光器1发出的波长λ1光束全透过后进入Nd:YAG介质4的中心光轴，介质4对532nm波长光束同样实现全透过。第二激光器3发出波长为λ2的光束，第二激光器3发出波长为λ2的光束与第一激光器1发出波长为λ1＝532nm波长的光束垂直，第二激光器3发出波长为λ2的光束经45度放置的镀膜平面镜后与第一激光器1输出光束重合，第二激光器3发出波长为λ2＝808nm波长，介质4对808nm波长光束可以实现全吸收，进而使介质的温度升高，介质4的内部形成热透镜，使λ1光束的发散角得以改变。通过对第二激光器3的光源功率调节使介质4的温度发生改变，从而使光束发散角得到不同的调整。在Nd:YAG介质两侧加入散热机构5使介质温度保持稳定状态，减小了系统可能存在的实验误差。实施例2如图2所示，一种基于热效应的光束发散角控制方法，包括输出波长为λ1的第一激光器1，输出波长为λ2的第二激光器3，与水平方向成45°角的镀膜平面镜(光路调节装置2)和掺杂Nd:YAG的介质4。由第二激光器3发出波长为λ2＝808nm波长的光束，沿水平方向照射到光路调节装置2上，光路调节装置2是镀膜平面镜；镀膜平面镜45度放置在第二激光器3输出光路上，镀膜平面镜使第二激光器3发出的波长λ2光束全透过后进入Nd:YAG介质4的中心光轴线上，介质4对808nm波长光束可以实现全吸收。第二激光器3发出波长为λ2的光束与第一激光器1发出波长为λ1＝532nm波长的光束垂直，第一激光器1发出波长为λ1的光束经45度放置的镀膜平面镜后与第二激光器3输出光束重合，第二激光器3发出波长为λ2＝808nm波长，介质4对808nm波长光束可以实现全吸收，进而使介质4的温度升高，内部形成热透镜，使λ1光束的发散角得以改变。通过调节第二激光器3的光源功率使介质4的温度发生改变，从而使发散角得到不同的调整。在Nd:YAG介质两侧加入散热机构5使介质温度保持稳定状态，减小了系统可能存在的实验误差。实施例3如图4所示，在第二激光器3与光路调节装置2之间有透镜组6。透镜组6对第二激光器3进行光束整形，使第二激光器3输出的808nm激光光束空间分布得到改善。实施例4如图1所示，将第一激光器1的输出λ1光束设置为1064nm，第二激光器3输出的λ2光束仍设置为808nm。此时，当λ2光束被介质完全吸收后，第一激光器输出的λ1光束有增益提高。实施例5如图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热效应的光束发散角控制方法，其特征是：至少包括光路调节装置、介质、第一激光器和第二激光器，第一激光器发出一个波长为λ1的光束通过介质输出，第二激光器发出一个波长为λ2的光束进入介质，第二激光器发出波长λ2进入介质，使第一激光器通过的介质光轴线上形成一个热透镜，改变第二激光器功率大小，调节热透镜焦距，使第一激光器受热透镜焦距变化，改变输出发散角。

【技术特征摘要】
1.一种基于热效应的光束发散角控制方法，其特征是：至少包
括光路调节装置、介质、第一激光器和第二激光器，第一激光器发出
一个波长为λ1的光束通过介质输出，第二激光器发出一个波长为λ2的
光束进入介质，第二激光器发出波长λ2进入介质，使第一激光器通过
的介质光轴线上形成一个热透镜，改变第二激光器功率大小，调节热
透镜焦距，使第一激光器受热透镜焦距变化，改变输出发散角。
2.根据权利要求1所述的一种基于热效应的光束发散角控制方
法，其特征是：所述的介质为柱状体，第一激光器和第二激光器输出
通过柱状体的中心光轴；所述的介质对第一激光器发出的λ1光束实现
全透射，对第二激光器发出的λ2光束实现全吸收。
3.根据权利要求1所述的一种基于热效应的光束发散角控制方
法，其特征是：所述的第一激光器输出光路与介质中心光轴重合，第
二激光器输出光路经光路调节装置后与介质中心光轴重合。
4.根据权利要求1所述的一种基于热效应的光束发散角控制方
法，其特征是：所述的第二激光器输出光路与介质中心光轴重合，第
一激光器输出光路经光路调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴梦瑶，王石语，蔡德芳，过振，李兵斌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61