[发明专利]横向风冷双掺晶体激光器

说明书

本发明涉及的是一种激光器，特别涉及的是一种用于对空激光测距机中的横向风冷双掺晶体激光器。

氙灯泵浦固体激光器有大量的热损耗，必须对激光工作物质、氙灯进行冷却。现有的冷却方式有传导冷却和液体冷却。由于激光转换效率低，热耗大，故而冷却功率也大。对于重复频率的整机而言，传导冷却速率不能满足冷却要求，液体冷却导致冷却结构复杂，面临如密封、低温工作冷却液凝固以及聚光腔污染等问题。

鉴于以上原因，本发明的目的是为了提供一种结构紧凑，冷却效果佳，转化效率高，减少热消耗的横向风冷双掺晶体激光器。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明横向风冷双掺晶体激光器包括机座，有位于机座上前、后的输出镜、全反镜的谐振腔，置于谐振腔间的聚光腔，聚光腔内有两端伸出聚光腔而装在机座支架上的氙灯，位于氙灯下部的装在机座支架上的激光晶体，偏振片装在机座上位于全反镜和激光晶体间，其特征是在聚光腔侧面有与激光晶体直径和长度相匹配的进风狭缝，机座上有两端分别与风机和进风狭缝连通的横向通道，激光晶体采用掺钕和铈的钇铝石榴石激光晶体，采用横向风道及在聚光腔侧面设置进风狭缝而使聚光腔成异形聚光腔，从侧面对激光晶体和氙灯进行大面积的横向强迫性风冷，并通过风遒特性实验，降低风阻，提高风量，改善出风口均匀性，确定最佳工作点，激光晶体采用阀值低、抗紫外辐射能力强、重复频率稳定的双掺钇铝石榴石晶体，即(Nd、Ce):YAG晶体作为激光工作物质，提高激光器的转化效率，减少热消耗。

上述的谐振腔中输出镜采用平面镜，全反镜采用凹面镜，形成平凹热稳定谐振腔。

上述的机座上有位于偏振片和全反镜间的作为调Q元件的铌酸锂晶体，压缩激光脉宽获得高峰值功率的激光输出。

上述的横向风道进风口处有与横向通道和风机连通的过渡减压筒，确定风机的最佳工作点。

上述的聚光腔狭缝宽度和长度为3～3.5mm×50～75mm，激光晶体可选用φ5×80mm的晶体。

上述的聚光腔狭缝宽度和长度为3mm×58mm。

参见图1～图4，电源为氙灯体提供能量，闪光经聚光腔会聚到双掺激光晶体上，产生经铌酸锂调Q的激光。外界电源使风机高速旋转，冷风经过渡筒、横向风道后从聚光腔侧面的狭缝进入聚光腔，冷却双掺钇铝石榴石激光晶体和氙灯。与此同时，铌酸锂晶体上加有高压(如3KV)，触发退压产生后，在谐振腔全反镜和输出镜间形成激光振荡，输出巨脉冲激光。

本发明激光器采用双掺(Nd、Ce):YAG晶体，平凹热稳定谐振腔，异形聚光腔，铌酸锂晶体调Q，最终获得能量、光轴稳定的重复频率、电光调Q激光输出，其环境温度适应性强，结构紧凑，冷却效果佳，大大提高了激光转化率，减少热消耗。经测试，激光波长为1.06μm，铌酸锂电光调Q激光峰值功率达10MW，重复频率12.5Hz，激光束散3±0.5mrad，激光轴向飘移≤0.2mrad，冷却功率12.6W，环境适应温度-43℃～+55℃，可靠性(MTBF)1250小时。本发明激光器应用于对空激光测距机，整机的经济效益已达2130万元(人民币)。

下面结合附图详细说明本发明的实施例：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明光学系统图。

图3为本发明聚光腔上进风狭缝位置图。

图4为图3的右视图。

参见图1～图4，机座1下部装有风机2，与风机连通的过渡减压筒3，与过滤减压筒3连通的横向风道4。机座上部的平凹热稳定谐振腔5的前、后分别有装在机架上的平面输出镜6，含凹形全反镜7的全反组件8。位于谐振腔内的异形聚光腔9的侧面有与横向进风通遒相通的进风狭缝10，其宽度为3mm、其长度为58mm。聚光腔中的氙灯11的二端伸出聚光腔而装在机座上的氙灯支架12上。掺钕和铈的双掺钇铝石榴石激光晶体13的直径为5mm，长度为80mm，装在位于氙灯下的支座14的V型槽上。在机座上有固定聚光腔的压片15。在氙灯与全反镜间有装在机座上的偏振片16。偏振片和全反镜间有装在机座上的铌酸锂晶体17。