本发明专利技术公开一种热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，包括全反镜、LD侧泵增益模块、偏振片、Q开关、角锥棱镜、第一楔镜组、半波电压开关、第一PBS棱镜、第一输出镜、第一反射棱镜、第二楔镜组、第二输出镜、第二反射棱镜、第三楔镜组和第二PBS棱镜，Q开关包括依次设置在偏振片输出光路上的λ/4波片和调Q晶体，双谐振腔包括短腔谐振腔和长腔谐振腔，短腔谐振腔由第一输出镜与全反镜构成，长腔谐振腔由第二输出镜与全反镜构成。本发明专利技术通过双谐振腔自适应热透镜变化设计，确保了激光稳定振荡，使得激光器在全泵浦功率范围内，激光能量、脉宽和光轴稳定性均能保持高度一致，同时实现了单振荡级激光器大能量输出时激光脉宽大于10ns。
1、在激光制导系统中，激光测照器作为半主动寻的激光制导的核心组件，其性能直接关系到制导的精度和可靠性。激光测照器中的关键器件——激光器，尤其是ld（激光二极管）泵浦全固态脉冲激光器，在激光测距和目标指示方面发挥着至关重要的作用。然而，现有技术中的脉冲固体激光器在实现高能量输出的同时，面临着诸多技术挑战。
2、目前，脉冲固体激光器主要依据泵浦方式和是否采用放大级方案进行分类。其中，ld侧泵和端泵nd:yag晶体棒或板条晶体是主流的技术路线。然而，这些激光器在增大泵浦功率以提高激光能量输出时，会遇到激光脉宽减小的问题。激光脉宽是决定激光制导精度的重要因素之一，脉宽过小可能导致导引头跟踪丢帧，从而影响制导效果。
3、具体来说，激光脉宽主要受腔内振荡光子的渡越时间影响，而渡越时间又取决于谐振腔的物理腔长。在有限的机械长度下，为了延长腔谐振腔的物理腔长，通常采用多次折叠光路的方法。然而，这种方法不仅增加了腔内器件的数量，提高了激光器的调试难度，还容易受到整机壳体形变或应力的影响。另一方面，如果不进行多次光路折叠，由于机载激光测照器对体积和重量的严格要求，激光器只能采用传统的u型折叠一次的结构，其腔长受到严重限制。为了提高激光能量，只能增大泵浦功率，但这会导致晶体的热透镜效应加剧，等效热透镜焦距变小。由于固定的谐振腔腔镜参数不能匹配不同热透镜，这将造成激光能量波动增大，光束质量恶化，且激光光轴稳定性也变差。
>4、此外，对于部分重量体积要求严苛的激光测照器，整机长度严格限制，使得脉宽的设计更加困难。在单振荡器不加放大的技术方案中，当激光器输出能量超过80mj时，由于腔长受限，增大泵浦功率会导致激光脉宽进一步减小。目前，国内直接输出110mj以上能量的激光器，其脉宽普遍偏小，仅有5～7ns，难以满足激光测照器的使用要求。5、综上所述，现有技术中的脉冲固体激光器在增大泵浦功率提高激光能量输出时，存在激光脉宽偏小、光轴稳定性和光束质量变差，以及难以适应不同热透镜焦距变化导致的腔内光斑模式变化的问题。这些问题严重制约了激光制导系统的性能和发展。因此，迫切需要一种新型的技术方案来解决这些问题，以满足激光制导系统对高能量、稳定脉宽激光输出的需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其解决在增大泵浦功率以提高激光能量输出时，导致的激光脉宽减小、光轴稳定性和光束质量变差，以及难以适应不同热透镜焦距变化导致的腔内光斑模式变化的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：
3、本专利技术的一种热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，包括：
4、全反镜，用于作为双谐振腔的共用反射镜，所述双谐振腔包括短腔谐振腔和长腔谐振腔；
5、ld侧泵增益模块，设置在所述全反镜的光路反射端，用于提供泵浦能量；
6、偏振片，设置在所述ld侧泵增益模块的输出光路上，用于产生偏振光；
7、q开关，包括依次设置在所述偏振片的输出光路上的λ/4波片和调q晶体，所述λ/4波片用于调整所述偏振光，所述调q晶体用于接收经过所述λ/4波片调整的所述偏振光，并加载λ/4波电压，输出脉冲光，所述q开关用于控制所述脉冲光的输出；
8、角锥棱镜，设置在所述调q晶体的输出光路上，并用于折叠所述脉冲光的光路；
9、第一楔镜组，设置在所述角锥棱镜的输出光路上，用于微调经过所述角锥棱镜折叠的所述脉冲光的光路；
10、半波电压开关，设置在所述第一楔镜组的输出光路上，用于根据控制信号改变所述脉冲光的偏振方向；
11、第一pbs棱镜，设置在所述半波电压开关的输出光路上，用于根据所述脉冲光的偏振方向进行分光，将所述脉冲光分为反射s光和透射p光，并输出；
12、第一输出镜，设置在所述反射s光的光路上，并与所述全反镜构成所述短腔谐振腔，所述第一输出镜用于匹配中低泵浦功率下的光斑模式并输出第一激光；
13、第一反射棱镜，设置在所述透射p光的光路上，用于改变所述透射p光的光路方向；
14、第二楔镜组，设置在所述第一反射棱镜的输出光路上，用于微调经过所述第一反射棱镜改变光路方向的所述透射p光的光路；
15、第二输出镜，设置在所述第二楔镜组的输出光路上，与所述全反镜构成所述长腔谐振腔，用于匹配高泵浦功率下的光斑模式并输出第二激光；
16、第二反射棱镜，设置在所述第二输出镜的输出光路上，用于改变所述第二激光的光路方向；
17、第三楔镜组，设置在所述第二反射棱镜的输出光路上，用于微调所述第二激光的光路方向；
18、第二pbs棱镜，设置在所述第一输出镜和所述第三楔镜组的输出光路交点上，用于使所述第一激光和所述第二激光的光路重合。
19、作为一种优选方案，所述ld侧泵增益模块由两个对称泵浦的ld巴条阵列和两个nd:yag晶体组成。
20、作为一种优选方案，所述半波电压开关为铌酸锂电光晶体，用于使所述脉冲光的偏振方向旋转90°。
21、作为一种优选方案，所述第一输出镜和第二输出镜均为凹凸镜，所述第一输出镜的曲率半径和镀膜参数用于匹配中低泵浦功率，所述第二输出镜的曲率半径和镀膜参数用于匹配高泵浦功率。
22、作为一种优选方案，所述ld侧泵增益模块具有中低功率状态和高功率状态；
23、当处于所述中低功率状态时，所述半波电压开关加载有半波高压，所述固体激光器腔内的光路在所述短腔谐振腔内振荡，并透过所述第一pbs棱镜，经过所述第一输出镜输出；
24、当处于所述高功率状态时，所述半波电压开关断电，所述固体激光器腔内的光路在所述长腔谐振腔内振荡，通过所述第一反射棱镜和第二反射棱镜反射到达所述第二输出镜并输出。
25、作为一种优选方案，所述第一反射棱镜用于使所述长腔谐振腔内的所述透射p光的光路45°反射。
26、作为一种优选方案，所述第二反射棱镜用于使所述长腔谐振腔内的所述第二激光的光路45°反射。
27、作为一种优选方案，还包括主控电路板，所述主控电路板通过ld驱动电路与所述ld侧泵增益模块电性连接，所述主控电路通过λ/4调q高压电路与所述调q晶体电性连接，所述主控电路通过λ/2调q高压电路与所述半波电压开关电性连接。
28、作为一种优选方案，所述ld驱动电路用于为所述ld侧泵增益模块供电，所述ld侧泵增益模块具有泵浦周期，所述固体激光器具有短腔谐振状态和长腔谐振状态；
29、所述ld驱动电路输出脉冲电流维持单个所述泵浦周期后，所述主控电路板在单个所述泵浦周期的末尾时刻，通过同步触发信号一和同步触发信号二分别触发所述λ/4调q高压电路和所述λ/2调q高压电路，所述λ/4调q高压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述LD侧泵增益模块(2)由两个对称泵浦的LD巴条阵列和两个Nd:YAG晶体组成。
3.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述半波电压开关(8)为铌酸锂电光晶体，用于使所述脉冲光的偏振方向旋转90°。
4.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述第一输出镜(10)和第二输出镜(13)均为凹凸镜，所述第一输出镜(10)的曲率半径和镀膜参数用于匹配中低泵浦功率，所述第二输出镜(13)的曲率半径和镀膜参数用于匹配高泵浦功率。
5.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述LD侧泵增益模块(2)具有中低功率状态和高功率状态；
6.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述第一反射棱镜(11)用于使所述长腔谐振腔内的所述透射p光的光路45°反射。
7.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述第二反射棱镜(14)用于使所述长腔谐振腔内的所述第二激光的光路45°反射。
8.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：还包括主控电路板，所述主控电路板通过LD驱动电路与所述LD侧泵增益模块(2)电性连接，所述主控电路通过λ/4调Q高压电路与所述调Q晶体(4)电性连接，所述主控电路通过λ/2调Q高压电路与所述半波电压开关(8)电性连接。
9.根据权利要求8所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述LD驱动电路用于为所述LD侧泵增益模块(2)供电，所述LD侧泵增益模块(2)具有泵浦周期，所述固体激光器具有短腔谐振状态和长腔谐振状态；
10.根据权利要求9所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：单个所述泵浦周期为230μs。
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【技术特征摘要】
1.一种热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述ld侧泵增益模块(2)由两个对称泵浦的ld巴条阵列和两个nd:yag晶体组成。
3.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述半波电压开关(8)为铌酸锂电光晶体，用于使所述脉冲光的偏振方向旋转90°。
4.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述第一输出镜(10)和第二输出镜(13)均为凹凸镜，所述第一输出镜(10)的曲率半径和镀膜参数用于匹配中低泵浦功率，所述第二输出镜(13)的曲率半径和镀膜参数用于匹配高泵浦功率。
5.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所述ld侧泵增益模块(2)具有中低功率状态和高功率状态；
6.根据权利要求1所述的热透镜自适应双谐振腔脉冲固体激光器，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴权，宋志胜，姜明，刘洋，吴明鑫，孙良，贾利峰，
申请(专利权)人：北京中星时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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