太阳城集团

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固体激光器寿命试验装置.pdf

摘要
申请专利号:

CN201410163461.0

申请日:

2014.04.22

公开号:

CN103983424A

公开日:

2014.08.13

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 11/00申请日:20140422|||公开
IPC分类号: G01M11/00 主分类号: G01M11/00
申请人: 工业和太阳城集团化部电子第五研究所
发明人: 路国光; 谢少锋; 郝明明; 赖灿雄; 黄云; 恩云飞
地址: 510610 广东省广州市天河区东莞庄路110号
优先权:
专利代理机构: 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 代理人: 王程;崔春
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201410163461.0

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2016.05.11|||2014.09.10|||2014.08.13

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明提供一种固体激光器寿命试验装置,包括用于控制固体激光器的泵浦源模块的温度的第一温控装置、用于控制固体激光器的激光器模块的第二温控装置、用于控制固体激光器的OPO模块的第三温控装置、设置于泵浦源模块和激光器模块之间的第一反射镜、设置于激光器模块和OPO模块之间的第二反射镜、用于监测第一反射镜的反射光功率的第一功率计、用于监测第二反射镜的反射光功率的第二功率计、用于监测OPO模块的输出功率的第三功率计,还包括用于调节第一温控装置、第二温控装置、第三温控装置的调温设备,可以对固体激光器进行加速寿命试验;本发明的试验装置结构简单、易于操作,有很好的应用前景。

权利要求书

权利要求书
1.  一种固体激光器寿命试验装置,其特征在于,包括用于控制所述固体激光器的泵浦源模块的温度的第一温控装置、用于控制所述固体激光器的激光器模块的第二温控装置、用于控制所述固体激光器的OPO模块的第三温控装置、设置于所述泵浦源模块和所述激光器模块之间的第一反射镜、设置于所述激光器模块和所述OPO模块之间的第二反射镜、用于监测所述第一反射镜的反射光功率的第一功率计、用于所述监测第二反射镜的反射光功率的第二功率计、用于监测所述OPO模块的输出功率的第三功率计,还包括用于调节所述第一温控装置、所述第二温控装置、所述第三温控装置的调温设备。

2.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,还包括驱动源,所述驱动源用于驱动所述泵浦源模块工作。

3.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,还包括设置在所述激光器模块和所述第二反射镜之间的过滤镜。

4.  根据权利要求3所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,所述过滤镜对1.9μm-2.1μm激光的透射率大于或者等于97%,所述过滤镜对790nm-795nm激光的反射率大于或者等于99%。

5.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,所述调温设备为水冷机,所述第一温控装置、所述第二温控装置和所述第三温控装置均为水冷通道。

6.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,所述调温设备为水冷机,所述第一温控装置、所述第二温控装置和所述第三温控装置均为微通道热沉。

7.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,所述第一温控装置、所述第二温控装置和所述第三温控装置均为无氧铜材质。

8.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,所述第一反射镜对793nm激光的透射率为99%,所述第二反射镜对2μm激光的透射率为99%。

9.  根据权利要求1所示的固体激光器寿命试验装置,其特征在于,所述第 一功率计、所述第二功率计、所述第三功率计均为热释电型功率计,所述第一功率计的响应波长范围为400nm-1100nm,所述第一功率计的功率探测范围10W-300W,所述第二功率计的响应波长范围为400nm-11μm,所述第二功率计的功率探测范围10W-100W,所述第三功率计的响应波长范围为400nm-11μm,所述第三功率计的功率探测范围1W-50W。

说明书

说明书固体激光器寿命试验装置
技术领域
本发明涉及光技术领域,特别是涉及一种固体激光器寿命试验装置。
背景技术
3~5μm波段不仅是衰减最小的大气红外窗口,而且在这一波段内还覆盖了众多原子及分子的吸收峰,所以该波段激光在光谱学、遥感、医疗、环保等诸多领域都有非常重要的应用价值和前景。这使得对3~5μm波段激光的研究成为目前世界上十分热门的课题。
在固体中红外激光的输出方面,目前主要采用光参量振荡(OPO)技术,利用KNbO3、LiNbO3、KTP、KTA、AgGaS2、AgGaSe2、PPLN、ZnGeP2等晶体通过OPO技术在中红外波段有效地实现了激光输出。中红外激光输出功率从20世纪90年代初期的1W水平的AgGaSe2OPO,到5W功率的PPLN OPO,至20世纪90年代末期采用ZnGeP2OPO方式输出功率突破10W。
随着中红外固体激光器输出功率的不断提升,其应用领域不断扩展,已经成为影响国计民生的关键器件,在器件工艺、材料、性能不断进步的情况下,为保障其应用可靠性,对器件的寿命提出了迫切的评价需求。
国际上还没有开展针对固体激光器的寿命评价试验,更没有相应的有关固体激光器的寿命试验仪器的研制报道,为评价固体激光器的寿命,研制一套符合应用的寿命试验装置成为必须要解决的一个重要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体激光器寿命试验装置,可用于评价中红外固体激光器的寿命。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种固体激光器寿命试验装置,包括用于控制所述固体激光器的泵浦源模块的温度的第一温控装置、用于控制所述固体激光器的激光器模块的第二温控 装置、用于控制所述固体激光器的OPO模块的第三温控装置、设置于所述泵浦源模块和所述激光器模块之间的第一反射镜、设置于所述激光器模块和所述OPO模块之间的第二反射镜、用于监测所述第一反射镜的反射光功率的第一功率计、用于所述监测第二反射镜的反射光功率的第二功率计、用于监测所述OPO模块的输出功率的第三功率计,还包括用于调节所述第一温控装置、所述第二温控装置、所述第三温控装置的调温设备。。
依据本发明的方案,泵浦源模块的输出功率可以通过第一功率计进行监测,激光器模块的输出功率可以通过第二功率计进行监测,OPO模块的输出功率可以通过第二功率计进行监测,实现了同时对泵浦源模块、激光器模块、OPO模块的光功率的监测,同时又可以通过第一温控装置、第二温控装置、第三温控装置、调温设备实现对泵浦源模块、激光器模块、OPO模块温度控制,实现加速寿命试验。同时,本发明的试验装置结构简单、易于操作,有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的固体激光器寿命试验装置在其中一个实施例中的结构示意图;
图2为本发明的固体激光器寿命试验装置在其中另一个实施例中的结构示意图;
图3为本发明的固体激光器寿命试验装置在其中第三个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步阐述,但本发明的实现方式不限于此。
对于采用光参量振荡来实现宽调谐范围的中红外激光输出的固体激光器,其主体结构通常包括泵浦源模块(采用793nm半导体激光器泵浦源),激光器模块(2μm固体激光器)、OPO模块(3~5μm光学参量振荡腔)3个主要的模块, 固体激光器的寿命与这3个模块的寿命息息相关,要实现对固体激光器寿命的准确评价,需要同时能够监测3个模块的光功率,并基于3个模块的光功率评价固体激光器的寿命。同时为了实现加速寿命试验的功能,要求试验装置具备对3个模块进行温度控制的功能。下面对本发明的固体激光器寿命试验装置进行详细说明。
参见图1所示,为本发明的固体激光器寿命试验装置实施例的结构示意图。所述固体激光器包括泵浦源模块101、激光器模块102、OPO模块103,对于本实施例的固体激光器寿命试验装置,包括用于控制泵浦源模块101的温度的第一温控装置201、用于控制激光器模块102的第二温控装置202、用于控制OPO模块103的第三温控装置203、设置于泵浦源模块101和激光器模块102之间的第一反射镜204、设置于激光器模块102和OPO模块103之间的第二反射镜205、用于监测第一反射镜的反射光功率的第一功率计206、用于监测第二反射镜的反射光功率的第二功率计207、用于监测OPO模块103的输出功率的第三功率计208,还包括用于调节第一温控装置201、第二温控装置202、第三温控装置203的调温设备209。
在本实施例中,泵浦源模块101采用793nm半导体激光器泵浦源,为光纤耦合输出,输出光束经过准直、扩束后对激光器模块102中的激光晶体进行激励,其输出波长为790nm-795nm,输出功率大于或者等于40W;在实际试验过程中,泵浦源模块101置于第一温控装置201中,由该第一温控装置201控制泵浦源模块101的温度。
激光器模块102为2μm激光器,其工作物质为YAP晶体,激光器模块102置于第二温控装置202中,由该第二温控装置202控制激光器模块102的温度,也就实现了对YAP晶体的温度的控制。
OPO模块103的非线性晶体一般为ZnGeP2,也可以是KNbO3、LiNbO3、KTP、KTA、AgGaS2、AgGaSe2、PPLN、ZnGeP2等晶体;在实际试验过程中,OPO模块103置于第三温控装置203中,也就实现了对OPO模块103的非线性晶体的温度的控制。
第一温控装置201、第二温控装置202、第三温控装置203分别连接调温设 备209,调温设备209根据试验要求调节第一温控装置201、第二温控装置202、第三温控装置203的温度,从而可以获得加速寿命模型等可靠性指标。
温控方式一般是多种多样的,但为了实现对试验温度的稳定控制,又可以减少设备成本,在其中一个实施例中,第一温控装置201、第二温控装置202和第三温控装置203可以均为水冷通道,这是考虑到一般水的温度可以根据试验要求进行调节,并且,在一定太阳城集团内可以保持相对稳定,相应地,调温设备209可以选用水冷机,例如,选用一高功率循环水制冷机,流量≥7L/min,温度控制范围20-65℃。
在其中一个实施例中,第一温控装置201、第二温控装置202和第三温控装置203还可以均是微通道热沉,微通道热沉具有沉体积小、结构紧、冷却能力强等优点,调温设备209也可以选用水冷机。
需要说明是,温控方式不限于上述两种,例如,还可以通过电加热器进行控制的方式,在此不予赘述。
需要说明的是,第一温控装置201、第二温控装置202和第三温控装置203也可以是其中的一个或者两个是水冷通道,其中的一个或者两个是微通道热沉,在此不予赘述。
由于第一温控装置201、第二温控装置202和第三温控装置203既需要在较宽的温度范围内进行工作,且其中经常是需要通水、空气等介质的,因而容易被氧化,为了提高装置的可靠性,第一温控装置201、第二温控装置202和第三温控装置203可以均为无氧铜材质,无氧铜稳定性高,抗氧化能力强。
第一反射镜204设置于泵浦源模块101和激光器模块102之间,则泵浦源模块101输出的激光可以有一部分被第一反射镜204反射后进入第一功率计206,由第一功率计206监测其功率,由于此处的反射光来自泵浦源模块101,因此,第一功率计206可以实时监测泵浦源模块101的输出功率。
第二反射镜205设置于激光器模块102和OPO模块103之间,则激光器模块102输出的激光可以有一部分被第二反射镜205反射后进入第二功率计207,由第二功率计206监测其功率,由于此处的反射光来激光器模块102,因此,第二功率计207可以实时监测激光器模块102的输出功率。
第三功率计208置于OPO模块103的后面,用于监测OPO模块103的输出功率。
本发明的固体激光器寿命试验装置可以同时实现对泵浦源模块101、激光器模块102、OPO模块103的输出功率的监测,一方面为中红外固体激光器的寿命评价提供了设备保障,保障了中红外固体激光器的工程应用,另一方面,利用本发明的固体激光器寿命试验装置可以对中红外固体激光器进行在线老化筛选,能够暴露器件的薄弱环节,为激光器的可靠性设计提供了技术支持,加速激光器可靠性增长过程。
在其中一个实施例中,如图2所示,本发明的固体激光器寿命试验装置还可以包括驱动源210,该驱动源210用于驱动泵浦源模块101工作,驱动源210一般选用恒流驱动源,以实现驱动泵浦源模块101稳定工作。
考虑到激光器模块102和OPO模块103之间激光混杂了一定量的泵浦源模块101输出的泵浦光,为了避免该泵浦光对试验数据的影响,一般需要对泵浦光进行过滤,为此,在其中一个实施例中,如图3示,本发明的固体激光器寿命试验装置还可以包括设置在激光器模块102和第二反射镜205之间的过滤镜211,过滤镜211用于过滤泵浦光。
考虑到本发明的固体激光器寿命试验装置主要用于中红外固体激光器的寿命测试,对于这种情况,为了提高测试的准确性,可以对第一反射镜204、第二反射镜205、过滤镜211、第一功率计206、第二功率计207、第三功率计208进行选型。以下对几个具体的实施例进行阐述。
在其中一个实施例中,过滤镜211对1.9μm-2.1μm激光的透射率大于或者等于97%,过滤镜211对790nm-795nm激光的反射率大于或者等于99%,这是考虑到泵浦源模块101的工作波长是793nm,过滤镜211对790nm-795nm激光的反射率大于或者等于99%,则可以基本上过滤掉所述泵浦光,而激光器模块102输出波长为790nm-795nm,过滤镜211对1.9μm-2.1μm激光的透射率大于或者等于97%,则可以基本上对激光器模块102输出的激光全透。
在其中一个实施例中,第一反射镜204对793nm激光的透射率为99%,则约有1%的泵浦光通过第一反射镜204进入第一功率计206,一方面,可以实现 对泵浦源模块101输出功率的监测(需要根据透射率进行换算),另一方面又不影响对激光器模块102的泵浦,当然也可以根据实际要求其他透射率,但是一般要793nm激光实现高透;第二反射镜205对2μm激光的透射率为99%,这样,一方面可以实现对激光器模块102输出功率的监测(需要根据透射率进行换算),另一方面又不影响OPO模块103的输出功率,当然也可以根据实际要求其他透射率,但是一般要对2μm激光实现高透。
在其中一个实施例中,第一功率计206、第二功率计207、第三功率计208均为热释电型功率计,第一功率计206的响应波长范围为400nm-1100nm,第一功率计206的功率探测范围10W-300W,第二功率计207的响应波长范围为400nm-11μm,第二功率计207的功率探测范围10W-100W,第三功率计208的响应波长范围为400nm-11μm,第三功率计208的功率探测范围1W-50W,可以实现对功率数据的准确监测。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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