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固體激光器壽命試驗裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410163461.0

申請日:

2014.04.22

公開號:

CN103983424A

公開日:

2014.08.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01M 11/00申請日:20140422|||公開
IPC分類號: G01M11/00 主分類號: G01M11/00
申請人: 工業和信息化部電子第五研究所
發明人: 路國光; 謝少鋒; 郝明明; 賴燦雄; 黃云; 恩云飛
地址: 510610 廣東省廣州市天河區東莞莊路110號
優先權:
專利代理機構: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224 代理人: 王程;崔春
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410163461.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.05.11|||2014.09.10|||2014.08.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種固體激光器壽命試驗裝置,包括用于控制固體激光器的泵浦源模塊的溫度的第一溫控裝置、用于控制固體激光器的激光器模塊的第二溫控裝置、用于控制固體激光器的OPO模塊的第三溫控裝置、設置于泵浦源模塊和激光器模塊之間的第一反射鏡、設置于激光器模塊和OPO模塊之間的第二反射鏡、用于監測第一反射鏡的反射光功率的第一功率計、用于監測第二反射鏡的反射光功率的第二功率計、用于監測OPO模塊的輸出功率的第三功率計,還包括用于調節第一溫控裝置、第二溫控裝置、第三溫控裝置的調溫設備,可以對固體激光器進行加速壽命試驗;本發明的試驗裝置結構簡單、易于操作,有很好的應用前景。

權利要求書

權利要求書
1.  一種固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,包括用于控制所述固體激光器的泵浦源模塊的溫度的第一溫控裝置、用于控制所述固體激光器的激光器模塊的第二溫控裝置、用于控制所述固體激光器的OPO模塊的第三溫控裝置、設置于所述泵浦源模塊和所述激光器模塊之間的第一反射鏡、設置于所述激光器模塊和所述OPO模塊之間的第二反射鏡、用于監測所述第一反射鏡的反射光功率的第一功率計、用于所述監測第二反射鏡的反射光功率的第二功率計、用于監測所述OPO模塊的輸出功率的第三功率計,還包括用于調節所述第一溫控裝置、所述第二溫控裝置、所述第三溫控裝置的調溫設備。

2.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,還包括驅動源,所述驅動源用于驅動所述泵浦源模塊工作。

3.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,還包括設置在所述激光器模塊和所述第二反射鏡之間的過濾鏡。

4.  根據權利要求3所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,所述過濾鏡對1.9μm-2.1μm激光的透射率大于或者等于97%,所述過濾鏡對790nm-795nm激光的反射率大于或者等于99%。

5.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,所述調溫設備為水冷機,所述第一溫控裝置、所述第二溫控裝置和所述第三溫控裝置均為水冷通道。

6.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,所述調溫設備為水冷機,所述第一溫控裝置、所述第二溫控裝置和所述第三溫控裝置均為微通道熱沉。

7.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,所述第一溫控裝置、所述第二溫控裝置和所述第三溫控裝置均為無氧銅材質。

8.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,所述第一反射鏡對793nm激光的透射率為99%,所述第二反射鏡對2μm激光的透射率為99%。

9.  根據權利要求1所示的固體激光器壽命試驗裝置,其特征在于,所述第 一功率計、所述第二功率計、所述第三功率計均為熱釋電型功率計,所述第一功率計的響應波長范圍為400nm-1100nm,所述第一功率計的功率探測范圍10W-300W,所述第二功率計的響應波長范圍為400nm-11μm,所述第二功率計的功率探測范圍10W-100W,所述第三功率計的響應波長范圍為400nm-11μm,所述第三功率計的功率探測范圍1W-50W。

說明書

說明書固體激光器壽命試驗裝置
技術領域
本發明涉及光技術領域,特別是涉及一種固體激光器壽命試驗裝置。
背景技術
3~5μm波段不僅是衰減最小的大氣紅外窗口,而且在這一波段內還覆蓋了眾多原子及分子的吸收峰,所以該波段激光在光譜學、遙感、醫療、環保等諸多領域都有非常重要的應用價值和前景。這使得對3~5μm波段激光的研究成為目前世界上十分熱門的課題。
在固體中紅外激光的輸出方面,目前主要采用光參量振蕩(OPO)技術,利用KNbO3、LiNbO3、KTP、KTA、AgGaS2、AgGaSe2、PPLN、ZnGeP2等晶體通過OPO技術在中紅外波段有效地實現了激光輸出。中紅外激光輸出功率從20世紀90年代初期的1W水平的AgGaSe2OPO,到5W功率的PPLN OPO,至20世紀90年代末期采用ZnGeP2OPO方式輸出功率突破10W。
隨著中紅外固體激光器輸出功率的不斷提升,其應用領域不斷擴展,已經成為影響國計民生的關鍵器件,在器件工藝、材料、性能不斷進步的情況下,為保障其應用可靠性,對器件的壽命提出了迫切的評價需求。
國際上還沒有開展針對固體激光器的壽命評價試驗,更沒有相應的有關固體激光器的壽命試驗儀器的研制報道,為評價固體激光器的壽命,研制一套符合應用的壽命試驗裝置成為必須要解決的一個重要問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種固體激光器壽命試驗裝置,可用于評價中紅外固體激光器的壽命。
本發明的目的通過如下技術方案實現:
一種固體激光器壽命試驗裝置,包括用于控制所述固體激光器的泵浦源模塊的溫度的第一溫控裝置、用于控制所述固體激光器的激光器模塊的第二溫控 裝置、用于控制所述固體激光器的OPO模塊的第三溫控裝置、設置于所述泵浦源模塊和所述激光器模塊之間的第一反射鏡、設置于所述激光器模塊和所述OPO模塊之間的第二反射鏡、用于監測所述第一反射鏡的反射光功率的第一功率計、用于所述監測第二反射鏡的反射光功率的第二功率計、用于監測所述OPO模塊的輸出功率的第三功率計,還包括用于調節所述第一溫控裝置、所述第二溫控裝置、所述第三溫控裝置的調溫設備。。
依據本發明的方案,泵浦源模塊的輸出功率可以通過第一功率計進行監測,激光器模塊的輸出功率可以通過第二功率計進行監測,OPO模塊的輸出功率可以通過第二功率計進行監測,實現了同時對泵浦源模塊、激光器模塊、OPO模塊的光功率的監測,同時又可以通過第一溫控裝置、第二溫控裝置、第三溫控裝置、調溫設備實現對泵浦源模塊、激光器模塊、OPO模塊溫度控制,實現加速壽命試驗。同時,本發明的試驗裝置結構簡單、易于操作,有很好的應用前景。
附圖說明
圖1為本發明的固體激光器壽命試驗裝置在其中一個實施例中的結構示意圖;
圖2為本發明的固體激光器壽命試驗裝置在其中另一個實施例中的結構示意圖;
圖3為本發明的固體激光器壽命試驗裝置在其中第三個實施例中的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步闡述,但本發明的實現方式不限于此。
對于采用光參量振蕩來實現寬調諧范圍的中紅外激光輸出的固體激光器,其主體結構通常包括泵浦源模塊(采用793nm半導體激光器泵浦源),激光器模塊(2μm固體激光器)、OPO模塊(3~5μm光學參量振蕩腔)3個主要的模塊, 固體激光器的壽命與這3個模塊的壽命息息相關,要實現對固體激光器壽命的準確評價,需要同時能夠監測3個模塊的光功率,并基于3個模塊的光功率評價固體激光器的壽命。同時為了實現加速壽命試驗的功能,要求試驗裝置具備對3個模塊進行溫度控制的功能。下面對本發明的固體激光器壽命試驗裝置進行詳細說明。
參見圖1所示,為本發明的固體激光器壽命試驗裝置實施例的結構示意圖。所述固體激光器包括泵浦源模塊101、激光器模塊102、OPO模塊103,對于本實施例的固體激光器壽命試驗裝置,包括用于控制泵浦源模塊101的溫度的第一溫控裝置201、用于控制激光器模塊102的第二溫控裝置202、用于控制OPO模塊103的第三溫控裝置203、設置于泵浦源模塊101和激光器模塊102之間的第一反射鏡204、設置于激光器模塊102和OPO模塊103之間的第二反射鏡205、用于監測第一反射鏡的反射光功率的第一功率計206、用于監測第二反射鏡的反射光功率的第二功率計207、用于監測OPO模塊103的輸出功率的第三功率計208,還包括用于調節第一溫控裝置201、第二溫控裝置202、第三溫控裝置203的調溫設備209。
在本實施例中,泵浦源模塊101采用793nm半導體激光器泵浦源,為光纖耦合輸出,輸出光束經過準直、擴束后對激光器模塊102中的激光晶體進行激勵,其輸出波長為790nm-795nm,輸出功率大于或者等于40W;在實際試驗過程中,泵浦源模塊101置于第一溫控裝置201中,由該第一溫控裝置201控制泵浦源模塊101的溫度。
激光器模塊102為2μm激光器,其工作物質為YAP晶體,激光器模塊102置于第二溫控裝置202中,由該第二溫控裝置202控制激光器模塊102的溫度,也就實現了對YAP晶體的溫度的控制。
OPO模塊103的非線性晶體一般為ZnGeP2,也可以是KNbO3、LiNbO3、KTP、KTA、AgGaS2、AgGaSe2、PPLN、ZnGeP2等晶體;在實際試驗過程中,OPO模塊103置于第三溫控裝置203中,也就實現了對OPO模塊103的非線性晶體的溫度的控制。
第一溫控裝置201、第二溫控裝置202、第三溫控裝置203分別連接調溫設 備209,調溫設備209根據試驗要求調節第一溫控裝置201、第二溫控裝置202、第三溫控裝置203的溫度,從而可以獲得加速壽命模型等可靠性指標。
溫控方式一般是多種多樣的,但為了實現對試驗溫度的穩定控制,又可以減少設備成本,在其中一個實施例中,第一溫控裝置201、第二溫控裝置202和第三溫控裝置203可以均為水冷通道,這是考慮到一般水的溫度可以根據試驗要求進行調節,并且,在一定時間內可以保持相對穩定,相應地,調溫設備209可以選用水冷機,例如,選用一高功率循環水制冷機,流量≥7L/min,溫度控制范圍20-65℃。
在其中一個實施例中,第一溫控裝置201、第二溫控裝置202和第三溫控裝置203還可以均是微通道熱沉,微通道熱沉具有沉體積小、結構緊、冷卻能力強等優點,調溫設備209也可以選用水冷機。
需要說明是,溫控方式不限于上述兩種,例如,還可以通過電加熱器進行控制的方式,在此不予贅述。
需要說明的是,第一溫控裝置201、第二溫控裝置202和第三溫控裝置203也可以是其中的一個或者兩個是水冷通道,其中的一個或者兩個是微通道熱沉,在此不予贅述。
由于第一溫控裝置201、第二溫控裝置202和第三溫控裝置203既需要在較寬的溫度范圍內進行工作,且其中經常是需要通水、空氣等介質的,因而容易被氧化,為了提高裝置的可靠性,第一溫控裝置201、第二溫控裝置202和第三溫控裝置203可以均為無氧銅材質,無氧銅穩定性高,抗氧化能力強。
第一反射鏡204設置于泵浦源模塊101和激光器模塊102之間,則泵浦源模塊101輸出的激光可以有一部分被第一反射鏡204反射后進入第一功率計206,由第一功率計206監測其功率,由于此處的反射光來自泵浦源模塊101,因此,第一功率計206可以實時監測泵浦源模塊101的輸出功率。
第二反射鏡205設置于激光器模塊102和OPO模塊103之間,則激光器模塊102輸出的激光可以有一部分被第二反射鏡205反射后進入第二功率計207,由第二功率計206監測其功率,由于此處的反射光來激光器模塊102,因此,第二功率計207可以實時監測激光器模塊102的輸出功率。
第三功率計208置于OPO模塊103的后面,用于監測OPO模塊103的輸出功率。
本發明的固體激光器壽命試驗裝置可以同時實現對泵浦源模塊101、激光器模塊102、OPO模塊103的輸出功率的監測,一方面為中紅外固體激光器的壽命評價提供了設備保障,保障了中紅外固體激光器的工程應用,另一方面,利用本發明的固體激光器壽命試驗裝置可以對中紅外固體激光器進行在線老化篩選,能夠暴露器件的薄弱環節,為激光器的可靠性設計提供了技術支持,加速激光器可靠性增長過程。
在其中一個實施例中,如圖2所示,本發明的固體激光器壽命試驗裝置還可以包括驅動源210,該驅動源210用于驅動泵浦源模塊101工作,驅動源210一般選用恒流驅動源,以實現驅動泵浦源模塊101穩定工作。
考慮到激光器模塊102和OPO模塊103之間激光混雜了一定量的泵浦源模塊101輸出的泵浦光,為了避免該泵浦光對試驗數據的影響,一般需要對泵浦光進行過濾,為此,在其中一個實施例中,如圖3示,本發明的固體激光器壽命試驗裝置還可以包括設置在激光器模塊102和第二反射鏡205之間的過濾鏡211,過濾鏡211用于過濾泵浦光。
考慮到本發明的固體激光器壽命試驗裝置主要用于中紅外固體激光器的壽命測試,對于這種情況,為了提高測試的準確性,可以對第一反射鏡204、第二反射鏡205、過濾鏡211、第一功率計206、第二功率計207、第三功率計208進行選型。以下對幾個具體的實施例進行闡述。
在其中一個實施例中,過濾鏡211對1.9μm-2.1μm激光的透射率大于或者等于97%,過濾鏡211對790nm-795nm激光的反射率大于或者等于99%,這是考慮到泵浦源模塊101的工作波長是793nm,過濾鏡211對790nm-795nm激光的反射率大于或者等于99%,則可以基本上過濾掉所述泵浦光,而激光器模塊102輸出波長為790nm-795nm,過濾鏡211對1.9μm-2.1μm激光的透射率大于或者等于97%,則可以基本上對激光器模塊102輸出的激光全透。
在其中一個實施例中,第一反射鏡204對793nm激光的透射率為99%,則約有1%的泵浦光通過第一反射鏡204進入第一功率計206,一方面,可以實現 對泵浦源模塊101輸出功率的監測(需要根據透射率進行換算),另一方面又不影響對激光器模塊102的泵浦,當然也可以根據實際要求其他透射率,但是一般要793nm激光實現高透;第二反射鏡205對2μm激光的透射率為99%,這樣,一方面可以實現對激光器模塊102輸出功率的監測(需要根據透射率進行換算),另一方面又不影響OPO模塊103的輸出功率,當然也可以根據實際要求其他透射率,但是一般要對2μm激光實現高透。
在其中一個實施例中,第一功率計206、第二功率計207、第三功率計208均為熱釋電型功率計,第一功率計206的響應波長范圍為400nm-1100nm,第一功率計206的功率探測范圍10W-300W,第二功率計207的響應波長范圍為400nm-11μm,第二功率計207的功率探測范圍10W-100W,第三功率計208的響應波長范圍為400nm-11μm,第三功率計208的功率探測范圍1W-50W,可以實現對功率數據的準確監測。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式,其描述較為具體和詳細,但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是,對于本領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干變形和改進,這些都屬于本發明的保護范圍。因此,本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。

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固體激光器 壽命 試驗裝置
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