磁控式全固态激光器输出功率稳定装置

摘要

本发明公开了一种磁控式全固态激光器输出功率稳定装置，其特征在于，该装置包括磁控式镜片平移装置、全反射镜、全固态激光器的激光头、全固态激光器的输出镜、45°激光部分反射镜、光电探测器和控制器，磁控式镜片平移装置带动激光器的全反射镜前后移动改变腔长；45°激光部分反射镜在腔外放置，用于将少量激光反射至光电探测器，光电探测器将收集到的光信号转换为电信号，然后将电信号传送至控制器，控制器经过内部程序运算计算出合适的激光器腔长改变量，并发出相应的驱动电信号精确调节磁控式镜片平移装置的前后位移，带动全反射镜前后位移改变腔长，从而改变激光腔的腔内损耗，补偿功率波动。利用本发明，达到稳定激光器输出功率的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及全固态激光器技术领域，尤其涉及一种磁控式全固态激光器输出功率稳定装置。

背景技术

全固态激光器的输出功率会随时间产生周期性或随机性的波动，使其应用范围受到限制。目前，提高全固态激光器输出功率稳定性的主要技术有高稳定性电源、提高激光器机械稳定性、腔外稳定功率系统等。

提高全固态激光器激励电源的稳定性和提高机械稳定性都是稳定激光输出功率的保证，但是这两种方式有一定的局限性，激光器的输出功率仍然会随外界环境的改变而变化，并且产生难以避免的随机波动。

另一种提高全固态激光器输出功率稳定性的技术是在激光腔外加入功率稳定系统，这种技术装置复杂，成本高，并且不能从根本上解决激光器输出功率波动的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，为了克服全固态激光器系统输出功率波动的问题，提高其输出功率稳定性，本发明提供了一种磁控式全固态激光器输出功率稳定装置。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种磁控式全固态激光器输出功率稳定装置，该装置包括磁控式镜片平移装置101、全反射镜102、全固态激光器的激光头103、全固态激光器的输出镜104、45°激光部分反射镜105、光电探测器106和控制器107，其中：

磁控式镜片平移装置101带动激光器的全反射镜102前后移动改变腔长；45°激光部分反射镜105在腔外放置，用于将少量激光反射至光电探测器106，光电探测器106将收集到的光信号转换为电信号，然后将电信号传送至控制器107，控制器107经过内部程序运算计算出合适的激光器腔长改变量，并发出相应的驱动电信号精确调节磁控式镜片平移装置101的前后位移，带动全反射镜102前后位移改变腔长，从而改变激光腔的腔内损耗，补偿功率波动。

上述方案中，当所述光电探测器106探测到激光输出功率降低时，控制器107将发出减小腔长的电信号指令，磁控式镜片平移装置101带动全反射镜102向右平移减小激光腔的腔长，此时腔内损耗相应减小，激光输出功率提高。当所述光电探测器106探测到激光输出功率升高时，则反向调节使功率降低。

上述方案中，所述磁控式镜片平移装置101整体呈圆柱形，由支架201和电磁平移活塞206两部分构成。所述磁控式镜片平移装置101还包括永磁体202、平移轴203、固定弹簧支架204、弹簧205和缠绕在电磁平移活塞206外部的导电线圈207，电流通过导电线圈207时电流的磁效应产生的磁场与永磁体202的磁场相互作用产生排斥力或吸引力驱动电磁平移活塞206在平移轴203上前后移动。

上述方案中，所述平移轴203与电磁平移活塞206之间紧密接触并且充分润滑。

上述方案中，所述电磁平移活塞206上具有两支活动弹簧支架208，该两支活动弹簧支架208与弹簧205相连接，四只弹簧205的另一端分别固定在固定弹簧支架204上。

上述方案中，所述弹簧205用于增加电磁平移活塞206前后移动时的阻尼，并且为电磁平移活塞206提供回复力，与导电线圈207产生的电磁作用力共同维持电磁平移活塞206的受力平衡。

上述方案中，所述电磁平移活塞206上具有导气孔209，用于在电磁平移活塞206前后运动时及时排出气室210内的空气，使气室210内的气压与外界气压一直。

上述方案中，所述导电线圈207与控制器107相连接，控制器107通过改变导电线圈207内电流大小控制电流产生的磁场强度，从而改变感生磁场与永磁体202的磁场之间的相互作用力大小，驱动平移活塞206前后位移。

(三)有益效果

本发明提供的磁控式全固态激光器输出功率稳定装置，采用自适应的综合补偿方法，即对于多种引起全固态激光器输出功率不稳定的因素(例如泵浦电流波动、激光头冷却状态波动、外界温度波动、机械振动)均能起到一定的补偿作用。本发明采用的技术方案价格成本低、简单易行，并且可以利用该装置对现有的固体激光系统进行改造，提高激光器输出功率的稳定性。

附图说明

图1是依照本发明实施例的磁控式全固态激光器输出功率稳定装置的示意图；

图2依照本发明实施例的磁控式全固态激光器输出功率稳定装置中磁控式镜片平移装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的磁控式全固态激光器输出功率稳定装置，利用光电反馈补偿技术，通过实时动态监测激光器输出功率并且利用监测信号调控，驱动磁控式镜片平移装置移动改变腔长，实时动态改变激光腔的腔内损耗，达到稳定激光器输出功率的效果。

根据激光原理以及大量实验证明，在一定的泵浦功率下，全固态激光器的输出功率随激光器腔长的不同而变化。一般情况下，腔长越长，腔内激光损耗越大，输出功率越低。腔长越短，输出功率越高。本发明利用此原理，根据实时测量的激光器输出功率的波动情况，动态改变激光腔的腔长，适度增大或减小激光输出功率，以达到稳定激光输出功率的目的。

本发明提供的磁控式全固态激光器输出功率稳定装置，在激光器输出镜一端的腔外放置一个45°部分反射镜，反射率为1％。反射镜的目的是将少量激光输出反射至光电探测器，反射光功率大小需适当，既要准确反映激光输出功率的变化，又要避免功率过大损坏探测器。光电探测器将收集到的光信号转换为电信号并将电信号传送至控制器。控制器接收到的电信号实时反映了激光输出功率的大小。控制器将每次接收到的电信号与上一次接收到的信号进行对比运算，计算出合适的腔长改变量，并且发出驱动电信号精确调节磁控式镜片平移装置的前后位移，改变腔内损耗，从而补偿功率波动。磁控式镜片平移装置利用电流的磁效应产生磁场，并与永磁体的磁场相作用产生引力或斥力，从而带动镜片的前后平移。本装置具有自适应性的特点，可根据输出功率的变化动态改变腔长，从而达到稳定输出功率的目的。

如图1所示，图1是依照本发明实施例的磁控式全固态激光器输出功率稳定装置的示意图，在本实施例中，磁控式全固态激光器输出功率稳定装置应用于一台固体激光器中。由图1可见，磁控式镜片平移装置101带动激光器的全反射镜102前后移动改变腔长，103是全固态激光器的激光头，104是全固态激光器的输出镜。在腔外放置的45°激光部分反射镜105的作用是将少量激光反射至光电探测器106，光电探测器106将收集到的光信号转换为相应大小的电信号，然后将电信号传送至控制器107，控制器107经过内部程序运算计算出合适的激光器腔长改变量，并发出相应的驱动电信号精确调节磁控式镜片平移装置101的前后位移，带动全反射镜102前后位移改变腔长，从而改变激光腔的腔内损耗，补偿功率波动。

在如图1所示的本实施例中，当光电探测器106探测到激光输出功率降低时，控制器107发出减小腔长的电信号指令，磁控式镜片平移装置101带动全反射镜102向右平移减小激光腔的腔长，此时腔内损耗相应减小，激光输出功率提高。当光电探测器106探测到激光输出功率升高时，系统反向调节使功率降低。本发明磁控式全固态激光器输出功率稳定装置如此快速反复调节，补偿激光器输出功率的波动，以达到稳定激光功率输出的目的。

所述的磁控式镜片平移装置101是本发明的关键部件。本装置101整体呈圆柱形，图2是该装置101的两个剖面图。如图2所示，镜片平移装置101主要由支架201和电磁平移活塞206两大部分组成。202是永磁体，203是平移轴，204是固定弹簧支架，205是弹簧。电磁平移活塞206外部缠绕导电线圈207，电流通过导电线圈207时电流的磁效应产生的磁场与永磁体202的磁场相互作用产生排斥力或吸引力驱动电磁平移活塞206在平移轴203上前后移动。平移轴203与电磁平移活塞206之间紧密接触并且充分润滑。

所述的电磁平移活塞206同时也是镜片支架，如图2剖面B-B所示，电磁平移活塞206右端放置镜片。电磁平移活塞206上的两支活动弹簧支架208与弹簧205相连接，四只弹簧205的另一端分别固定在固定弹簧支架204上。弹簧205的作用是增加电磁平移活塞206前后移动时的阻尼，并且为电磁平移活塞206提供回复力，与导电线圈207产生的电磁作用力共同维持电磁平移活塞206的受力平衡。导气孔209是电磁平移活塞206上的小孔，其作用是在电磁平移活塞206前后运动时及时排出气室210内的空气，使气室210内的气压与外界气压一直。

所述的导电线圈207与控制器107相连接，控制器107通过改变导电线圈207内电流大小控制电流产生的磁场强度，从而改变感生磁场与永磁体202的磁场之间的相互作用力大小，驱动平移活塞206前后位移。

另外需要指出的是，图1仅给出了本发明的一个实施例和示意图，但是以上对此实施例的描述不构成对本发明的任何限制。本发明也可以在不违背本发明的精神的前提下用于其它类型的激光器。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变形。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。