一種利用熱效應(yīng)控制激光光束指向角的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用熱效應(yīng)控制激光光束指向角的方法。
技術(shù)背景
[0002]在激光器的應(yīng)用中，常常要根據(jù)應(yīng)用的需求，使激光光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)激光光束向特定方向的照射。例如，為了利用激光跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，需要激光束跟隨目標(biāo)而偏轉(zhuǎn)，通常的方法是采用機(jī)械裝置轉(zhuǎn)動(dòng)激光器或有關(guān)光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光束的偏轉(zhuǎn)。機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)通常故障率較高，而且由于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中各種擾動(dòng)的存在，很容易出現(xiàn)較大的偏離。為了克服機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)光束的缺點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種利用熱透鏡控制(或改變)激光光束指向角的方法，完全摒棄了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的不足。
[0003]當(dāng)激光經(jīng)過介質(zhì)傳輸時(shí)，通常有部分的激光能量會(huì)被介質(zhì)吸收，造成激光能量損失，同時(shí)引起介質(zhì)的溫度升高，導(dǎo)致介質(zhì)的折射率發(fā)生變化，稱之為激光的熱效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)于圓形對(duì)稱的激光光斑，這種熱效應(yīng)的后果就是在介質(zhì)中形成一種類似凸(凹)透鏡的效應(yīng)，稱為介質(zhì)熱透鏡，本發(fā)明就是采用介質(zhì)熱透鏡實(shí)現(xiàn)激光光束的偏轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種利用熱效應(yīng)控制激光光束指向角的方法，以便在不采用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置情況下，方便、快捷調(diào)節(jié)激光光束的傳播方向，使激光光束能及時(shí)跟蹤目標(biāo)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種利用熱效應(yīng)控制激光光束指向角的方法，其特征是:至少包括工作激光器、熱控激光器和激光介質(zhì)，工作激光器發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)為&的激光光束，波長(zhǎng)為&的激光光束通過耦合單元進(jìn)入激光介質(zhì)后輸出；熱控激光器發(fā)出波長(zhǎng)為入2的激光光束進(jìn)入激光介質(zhì)，激光介質(zhì)吸收波長(zhǎng)為&的激光光束的能量，在波長(zhǎng)為A1的激光光束通過激光介質(zhì)的光路上產(chǎn)生熱效應(yīng)，調(diào)整波長(zhǎng)為&的激光能量大小，控制波長(zhǎng)為&的激光光束偏轉(zhuǎn)方向。
[0006]所述的熱控激光器包括一個(gè)或一個(gè)以上的多個(gè)激光器，一個(gè)或一個(gè)以上的多個(gè)激光器作用在波長(zhǎng)為&的激光光束的光路附近，使熱控激光器到工作激光器光路中心的距離應(yīng)處在熱控激光器在激光介質(zhì)產(chǎn)生的熱效應(yīng)作用范圍之內(nèi)，由此控制波長(zhǎng)為&的激光光束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)方向。
[0007]所述的熱控激光器或直接或通過空間耦合裝置照射到激光介質(zhì)上，使激光介質(zhì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。
[0008]所述工作激光器或熱控激光器是固體激光器、光纖激光器、半導(dǎo)體激光器或氣體激光器。
[0009]所述的激光介質(zhì)應(yīng)對(duì)發(fā)出的激光波長(zhǎng)&的激光光束是透明的。
[0010]所述的激光介質(zhì)對(duì)發(fā)出波長(zhǎng)λ2的激光光束是吸收率大于70%以上。
[0011]所述的激光介質(zhì)至少包括薄片狀、圓柱狀。
[0012]所述的工作激光器的輸出光經(jīng)過空間耦合后進(jìn)入激光介質(zhì)，工作激光器進(jìn)入激光介質(zhì)后或沿激光介質(zhì)的中心光軸或偏離中心光軸傳播;熱控激光器輸出光通過空間耦合到達(dá)激光介質(zhì)中，與工作激光器光路的距離應(yīng)確保所產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠作用于工作激光的光路上O
[0013]所述的激光介質(zhì)連接有熱沉，通過熱沉和熱控激光的能量調(diào)節(jié)激光介質(zhì)中的熱效應(yīng)。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:工作激光器發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)為A1的激光光束通過耦合單元進(jìn)入激光介質(zhì)后輸出，在激光介質(zhì)內(nèi)熱效應(yīng)的作用下發(fā)生指向角的偏轉(zhuǎn);熱控激光器發(fā)出波長(zhǎng)為λ2的光束進(jìn)入介質(zhì)的設(shè)計(jì)位置，激光介質(zhì)吸收熱控激光器的能量，產(chǎn)生所要求的熱效應(yīng)，確保激光束傳播方向按照所要求的方向偏轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0015]下面將結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1.工作激光器;2.工作激光器的光束耦合單元;3.熱沉;4.激光介質(zhì);5.熱控激光器;6.熱控激光器的光束親合單兀。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1所示，一種基于熱效應(yīng)的光束指向角的控制方法，其特征是:至少包括工作激光器1、熱控激光器5和激光介質(zhì)4，工作激光器I發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)SA1的激光光束，波長(zhǎng)為入工的激光光束通過工作激光器的光束耦合單元2進(jìn)入激光介質(zhì)4后輸出；熱控激光器5發(fā)出波長(zhǎng)為λ2的激光光束進(jìn)入激光介質(zhì)4，激光介質(zhì)4吸收波長(zhǎng)為λ2的激光光束的能量，在波長(zhǎng)為A1的激光光束通過激光介質(zhì)4的光路上產(chǎn)生熱效應(yīng)，調(diào)整波長(zhǎng)為&的激光能量大小，控制波長(zhǎng)SA1的激光光束偏轉(zhuǎn)方向。
[0022]作為優(yōu)選的方案，激光介質(zhì)4的兩個(gè)通光面可以鍍對(duì)波長(zhǎng)SA1的激光光束和波長(zhǎng)為入2的激光光束增透膜。
[0023]所述的工作激光器I的輸出光經(jīng)過工作激光器的光束耦合單元2后進(jìn)入激光介質(zhì)4，工作激光器進(jìn)入激光介質(zhì)4后或沿激光介質(zhì)的中心光軸或偏離中心光軸傳播;熱控激光器5輸出光通過熱控激光器的光束親合單元6親合到達(dá)激光介質(zhì)4中，與工作激光器I光路的距離應(yīng)確保所產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠作用于工作激光的光路上。
[0024]所述的熱控激光器是2臺(tái)激光器，2臺(tái)激光器一上一下對(duì)射在激光介質(zhì)4上，作用在波長(zhǎng)為入工的激光光束的垂直光路方向上，使熱控激光器5Α和5Β在激光介質(zhì)4中產(chǎn)生熱效應(yīng)，工作激光器I的光路處在熱控激光器5在產(chǎn)生的熱效應(yīng)作用范圍之內(nèi)，由此控制波長(zhǎng)為&的激光光束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)方向。所述的激光介質(zhì)4連接有熱沉3，通過熱沉3和熱控激光器5能量調(diào)節(jié)激光介質(zhì)4中的熱效應(yīng)。通過在激光介質(zhì)4兩側(cè)加入散熱熱沉3使介質(zhì)的邊界溫度保持穩(wěn)定狀態(tài)，可提升對(duì)控制波長(zhǎng)為λι的激光光束偏轉(zhuǎn)方向的可靠性和準(zhǔn)確性。
[0025]實(shí)施例2
[0026]如圖2所示，一種基于熱效應(yīng)的光束指向角的控制方法，其特征是:至少包括工作激光器1、熱控激光器5和激光介質(zhì)4，工作激光器I發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)SA1的激光光束，波長(zhǎng)為入工的激光光束通過工作激光器的光束耦合單元2進(jìn)入激光介質(zhì)4后輸出；熱控激光器5發(fā)出波長(zhǎng)為λ2的激光光束進(jìn)入激光介質(zhì)4，激光介質(zhì)4吸收波長(zhǎng)為λ2的激光光束的能量，在波長(zhǎng)為A1的激光光束通過激光介質(zhì)4的光路上產(chǎn)生熱效應(yīng)，調(diào)整波長(zhǎng)為&的激光能量大小，控制波長(zhǎng)SA1的激光光束偏轉(zhuǎn)方向。
[0027]作為優(yōu)選的方案，激光介質(zhì)4的兩個(gè)通光面可以鍍對(duì)波長(zhǎng)SA1的激光光束和波長(zhǎng)為入2的激光光束增透膜。
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