具有布儒斯特平晶转动装置的双波长双脉冲激光器制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及激光应用技术。所述激光器包括激光束耦合输出镜，Ｑ开关晶体，可调谐激光晶体，色散棱镜和全反射镜，在激光晶体与色散棱镜间的光路上设有由微型电机及转动头构成的布儒斯特平晶转动装置。转动头高速旋转，从其侧壁两个通孔中分别穿过的激光束脉冲信号的时间间隔能控制在数十毫秒内。玻璃平晶与激光束成布儒斯特角，无反射损耗。激光束通过平晶后仍平行原光束射出，便于光路安排。本激光器能用于检测大气污染程度的差分吸收激光雷达中。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光应用技术，也涉及大气污染检测技术。在用于检测大气污染的差分吸收激光雷达中，双波长激光器是必不可少的关键设备。由于其工作机理是通过测量两个相继输出不同波长的激光脉冲回波信号来计算出大气污染物(SO2，NO2等)的浓度，因此，对从激光器输出的激光脉冲信号有较高的要求即要求从一个波长的激光脉冲切换到另一个波长的激光脉冲的时间间隔应控制在很短时间内，例如数微秒到数十毫秒内，并可以在某一范围内作出调节，同时两个波长也要在一定范围内调节。现有技术中的一般激光器尚不能满足以上要求。1995年1月，德国“光学和光电子学新闻”遥感专集中发表了一篇题为“车载全固化激光雷达系统的三维大气污染监测”的论文(J.P.wolf，“3-D minitoring ofair pollution using mobile′All-Solid-State′lidar system”，optics & photonics News，Jan，1995，P27)，文中公开了一种使用具有平行表面的棱镜旋转的方法来实现两个波长切换的方法。分析该方案可以发现，所述激光束通过旋转的棱镜后，其光路将会发生改变，因而使激光腔光路的安排较为麻烦，而且激光束经过棱镜时，会有反射损失。本技术的目的在于，利用布儒斯特平晶的旋转，在不改变光路的情形下，能使激光器先后相继输出两个不同波长的脉冲信号，满足差分吸收激光雷达对激光器的使用要求。本技术所述的激光器，包括现有技术中的激光束耦合输出镜，Q开关晶体，可调谐激光晶体，色散棱镜和全反射镜，其特征在于，在所述可调谐激光晶体与色散棱镜之间的光路上设置有布儒斯特平晶转动装置，该装置由微型电机及转动头构成，转动头包括有底座及上盖，底座中心孔穿套在电机的主轴上并予以固定，在底座侧壁的不同方位处设有两个用以穿过激光束的通孔，在每个孔的光路上分别设有与激光束在水平面内入射角成布儒斯特角的玻璃平晶。为力求转动头运行平稳，可在每个孔的光路上分别设置两块相互平行的玻璃平晶，并以底座中心对称放置。两组玻璃平晶与激光束的夹角大小相等，方向相反或者相同。在从转动头射出的每条光束的光路上分别设有色散棱镜及全反射镜。在转动头的外表面上还设有光电触发装置。本技术所述的激光器中，激光束从转动头底座侧壁不同方位的通孔中穿过后到达色散棱镜，由于转动头高速旋转，因此，从两个通孔中分别穿过激光束脉冲信号的时间间隔能有效地控制在数十毫秒内。所述玻璃平晶与激光束成布儒斯特角，无反射损耗，可以较好地保持原激光束的特性。另一方面，光束通过布儒斯特平晶后仍然是平行原光束射出，不改变原激光器的光路，便于激光腔光路的安排。本技术所述的激光器，当激光束在两组玻璃平晶上的入射角大小相等、方向相反时，则激光束在两组玻璃平晶上的入射角分列在光束轴线的两侧，从转动头射出的是在水平面内被分离开来的两条平行的光束，在此两条光路上分别设置色散棱镜及全反射镜后即构成双波长双脉冲光路。该种型号激光器能够用于检测大气污染程度的差分吸收激光雷达中。当两组玻璃平晶与激光束的夹角的方向相同时，则从转动头射出的光束方向完全相同，空间位置也完全相同，只需设置一块色散棱镜及全反射镜，构成单波长双脉冲光路。该种型号激光器能够用于动态全息术等方面。如果在底座侧壁上设有多个通孔，形成多条光路，将得到多波长多脉冲光路，这种型号激光器可用于通讯系统中。下面通过附图、实施例及其附图作进一步描述。附图说明图1是本技术所述激光器实施例整体结构示意图。图中，(1)为耦合输出镜，(2)为Q开关晶体，(3)为可调谐激光晶体，(4)为布儒斯特平晶转动装置，(5)为色散棱镜P1，(6)为全反射镜M1，(7)为全反射镜M2，(8)为色散棱镜P2，(9)为光电触发装置，(10)为微型电机，(11)为支承架。图2是本技术所述布儒斯特平晶转动装置的实施例结构示意图。图中作了A-A剖视。图中，(12)为底座上盖，(13)为转动头底座，，(14)为设在底座侧壁上的通孔，(15)为玻璃平晶，(16)为微型电机与底座的连接件。图3是图2的俯视图。图中作了B-B剖视，(17)为触发指针。本实施例中，在转动头底座(13)的侧壁上设有两个用以穿过激光束的通孔(14)，孔径大于所述可调谐激光晶体直径的1.5倍。在每个孔的光路上，分别设有两块相互平行的玻璃平晶(15)。它们嵌在底座的槽中，并且由上盖(12)压紧。θ角为玻璃平晶与通孔轴线的夹角，约等于33°，其激光束在玻璃平晶上的入射角为90°-33°＝57°，即为布儒斯特角。每组两块玻璃平晶均以底座中心对称放置，以使转动头受力均衡，转动平稳。两通孔的轴线相互垂直，能方便玻璃平晶的布置。由图3可知，本实施例的两组玻璃平晶与激光束的夹角θ大小相等，方向相反。因此在其后部设有两路光路部件，即色散棱镜P1和全反射镜M1构成一路，色散棱镜P2和全反射镜M2构成另一路。所述玻璃平晶的厚度由激光晶体的直径和玻璃平晶材料的折射率确定，玻璃平晶的厚度L≥d4•nn2+1n2-1]]>其中，d为激光晶体直径，n为玻璃平晶材料的折射率。例如，d＝6mm，n＝1.5163时，计算得到L≥3.18，则可取L＝4mm。所述玻璃平晶的面积大于孔径面积。微型电机转速w(转/秒)由所要求的两个波长各自脉冲的时间间隔ΔT所决定，有1/w＝4ΔT。例如，当要求ΔT为10×10-3(即10毫秒)秒时，则要求马达转速为25转/秒，即1500转/分。所述的光电触发装置是本领域常用的光电触发器械，它由安装在转动头外表面上的两个触发指针(16)和安装在固定支承架(11)上的光电触发器组成，触发指针和光电触发器安装的位置与激光
中常用的调Q转镜的触发装置的情形类同。触发指针随同转动头转动到触发器的方位时，触发指针快速扫过光电触发器时产生电脉冲信号，经延时后触发氙灯并激发激光晶体进入工作状态。权利要求1.一种具有布儒斯特平晶转动装置的双波长双脉冲激光器，包括现有技术中的激光束耦合输出镜，Q开关晶体，可调谐激光晶体，色散棱镜和全反射镜，其特征在于，在所述可调谐激光晶体与色散棱镜之间的光路上设置有布儒斯特平晶转动装置，该装置由微型电机及转动头构成，转动头包括有底座及上盖，底座中心孔穿套在微型电机的主轴上并予以固定，在底座侧壁的不同方位处设有两个用以穿过激光束的通孔，每个孔的光路上分别设有与激光束在水平面内入射角成布儒斯特角的玻璃平晶，两组玻璃平晶与激光束的夹角大小相等、方向相反，在从转动头射出的每条光束的光路上分别设有色散棱镜及全反射镜，在转动头的外表面上还设有光电触发装置。2.如权利要求成1所述的激光器，其特征在于，每个孔的光路上能分别设有两块相互平行的玻璃平晶，并以底座中心对称放置。3.如权利要求成1所述的激光器，其特征在于两组玻璃平晶与激光束的夹角也能够是大小相等、方向相同。专利摘要本技术涉及激光应用技术。所述激光器包括激光束耦合输出镜,Q开关晶体,可调谐激光晶体,色散棱镜和全反射镜,在激光晶体与色散棱镜间的光路上设有由微型电机及转动头构成的布儒斯特平晶转动装置。转动头高速旋转,从其侧壁两个通孔中分别穿过的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有布儒斯特平晶转动装置的双波长双脉冲激光器，包括现有技术中的激光束耦合输出镜，Ｑ开关晶体，可调谐激光晶体，色散棱镜和全反射镜，其特征在于，在所述可调谐激光晶体与色散棱镜之间的光路上设置有布儒斯特平晶转动装置，该装置由微型电机及转动头构成，转动头包括有底座及上盖，底座中心孔穿套在微型电机的主轴上并予以固定，在底座侧壁的不同方位处设有两个用以穿过激光束的通孔，每个孔的光路上分别设有与激光束在水平面内入射角成布儒斯特角的玻璃平晶，两组玻璃平晶与激光束的夹角大小相等、方向相反，在从转动头射出的每条光束的光路上分别设有色散棱镜及全反射镜，在转动头的外表面上还设有光电触发装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢建平，王佩林，是度芳，王正林，贺渝龙，明海，孙小红，吴云霞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，华中理工大学，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]