[发明专利]一种近红外人眼安全相干光超快扫描装置及方法

说明书

本发明提供一种近红外人眼安全相干光超快扫描装置及方法，包括：半导体激光器泵浦源、耦合透镜组、谐振腔输入镜、激光增益晶体、声光晶体调制器、激光非线性KTP晶体、谐振腔输出镜、平面反射镜、光束整形器、扫描多边形转镜组件，扫描振镜组件、f‑θ聚焦透镜组、激光加工靶面；实现近红外人眼安全相干光超快扫描，同时结合工控机可编辑逻辑门阵列的控制可以实现激光脉冲重复频率与扫描速度完成同步扫描。对生物加工，激光雷达，军事激光对抗等领域有着重要的研究意义，对1.57μm人眼安全相干光在各个领用实际应用提供了重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种近红外人眼安全相干光超快扫描装置及方法。

背景技术

1.5-1.8μm是激光人眼安全波段，在该波段人眼晶状体视网膜都有着较大的抗损伤阈值相对其他波段，另外该波段也正好处于大气传输窗口，对烟雾的穿透能力极强，在远程军事武器对抗上有很大的优势，人眼安全1.57μm激光技术是七十年代末未解决以大量装备的军用第二代Nd:YAG激光测距机对人眼不安全，穿透烟、雾能力差等问题而发展起来的一门新兴技术。

1.57μm激光对人眼允许的曝光量是1.06μm Nd:YAG激光其器的20-40万倍是10.6μm CO₂激光器的100倍，显然较其他波段的激光更为安全。目前产生1.57μm激光的主要技术除了使用掺杂特殊稀土离子的激光晶体外就是主要应用光学参量振荡器产生1.57μm人眼安全相干光。光学参量振荡器具有阈值低、转换效率高、重复频率高、较高输出能量的特点。1.57μm光学参量振荡器主要采用1064nm全固态激光器作为泵浦源通过KTP等非线性晶体的二阶非线性频率转换产生1573nm近红外和3400nm中红外相干光。

目前光学参量振荡器OPO作为可以有效获取中红外，近红外波段相干光源的技术手段，有利于实现Nd:YAG激光器的军用激光设备的更新换代，引起了越来越广泛的关注。1.5-1.6μm近红外人眼安全波段处于大气传输窗口，对于红磷、白磷的穿透能力较强，其吸收率是1064nm的五分之一，另外1.57μm激光抗电磁干扰能力强，同时用于激光测距时，其目标反射率较高，目标与背景相比具有较高的对比度，背景噪声低。

综上所述，1.57μm激光对目前工业，军事，医疗等方面应用广泛，生物、人眼医疗手术、环境、风速检测、军工武器对抗、激光雷达测距等领域都有着重要的研究意义。

那么如何将1.57μm人眼安全相干光大面积快速扫描的方式应用到生物、人眼医疗手术、环境、风速检测、军工武器对抗、激光雷达测距等领域有效发挥其优点是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供的一种近红外人眼安全相干光超快扫描装置，实现了将1.57μm人眼安全相干光大面积快速扫描的方式应用到生物、人眼医疗手术、环境、风速检测、军工武器对抗、激光雷达测距等领域，有效发挥其优点。

具体包括：半导体激光器泵浦源、耦合透镜组、谐振腔输入镜、激光增益晶体、声光晶体调制器、激光非线性KTP晶体、谐振腔输出镜、平面反射镜、光束整形器、扫描多边形转镜组件，扫描振镜组件、f-θ聚焦透镜组、激光加工靶面；

半导体激光器泵浦源和耦合透镜组通过光纤连接，耦合透镜组、谐振腔输入镜、激光增益晶体、声光晶体调制器、激光非线性KTP晶体、谐振腔输出镜共线设置；

谐振腔输出镜与平面反射镜以预设角度匹配设置，平面反射镜与光束整形器匹配连接，光束整形器的光束出光孔与扫描多边形转镜组件的输入端相匹配设置，扫描多边形转镜组件的输出端与扫描振镜组件的输入端水平共线，扫描振镜组件的输出端与f-θ聚焦透镜组的输入端垂直共线设置，f-θ聚焦透镜组的输出端与激光加工靶面相匹配设置。

进一步需要说明的是，半导体激光器泵浦源中心辐射波长808nm通过纤芯直径400μm的光纤传输到耦合透镜组；

聚焦的808nm光斑通过谐振腔输入镜打到激光增益晶体内。