一种激光自动调节方法与流程

本发明涉及一种激光自动调节方法，特别涉及一种计算机控制四镜环形谐振腔激光自动调节方法。

背景技术：

2微米左右波长的中红外波段激光受气体分子吸收和悬浮物散射的影响小，对雾、烟尘等具有较强的穿透力，而且在大气中的衰减较弱，因此在光谱测量、遥感、环保和光通信领域具有很高的应用价值。获得中红外激光输出最常用、最有效的手段是利用光学参量振荡器(opo)对2.3μm波段激光进行频率下转换。为了降低光学参量振荡器的起振阈值，通常使用较复杂的谐振腔结构，而为了能够获得较好的激光输出，需要花费很大精力进行谐振腔的搭建、调整。

现有的光学谐振腔包括z型腔、环形腔等，而这些腔型结构复杂，对光路调节技术要求较高，因此，要获得稳定的光学输出，就会变得比较困难，本发明科研人员在长期研发当中，独具匠心的开发了全新的调节技术，以解决现有的光学技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决目前复杂光学谐振腔光路较难调节的技术问题，而提出了一种计算机控制四镜环形谐振腔激光自动调节方法。

具体的，本发明涉及一种计算机控制四镜环形谐振腔激光自动调节方法，包括如下步骤：

使泵浦激光器1发射的泵浦激光经过耦合系统2后以45度入射角入射至输入镜3，经输入镜3透过的泵浦激光入射至非线性晶体4，非线性晶体4将所述泵浦激光转换为震荡光，从非线性晶体4透射出的泵浦激光经反射镜ⅰ透射到环形谐振腔外，从非线性晶体4出射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅰ，经反射镜ⅰ反射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅱ，经反射镜ⅱ反射的震荡光以45度入射角入射至输出镜8，经输出镜8反射的震荡光以45度入射角入射至输入镜3并在环形谐振腔内继续振荡；

将非线性晶体4设置于三维调整台5，通过计算机10自动调整所述三维调整台5的三维状态，直至探测器9探测到激光信号；

所述探测器9将探测到的信号实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述信号，结合所述计算机10预设激光模型进行调节，直至获得预期输出激光。

进一步的，所述三维调整台5可以进行前、后、左、右、俯以及仰六方向调节。

进一步的，所述“所述探测器9将探测到的信号实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述信号，结合所述计算机10预设激光模型进行调节，直至获得预期输出激光”包括：所述探测器9将探测到的光信号转变为模拟信号后实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述模拟信号拟制出激光模型，并与所述计算机10预设的激光模型进行比较，并根据比较结果自动调整所述三维调整台5的状态，直到所述输出光的性能与所述预设的激光模型相吻合。

进一步的，所述预设的激光模型至少包括以下参数之一：输出激光的波长为2.3μm波段、峰值功率大于150kw、脉宽为1-2nm。

进一步的，所述的输入镜3朝向耦合系统2的平面镀有2.3μm高透膜，所述输入镜3的另一面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜；所述的反射镜ⅰ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅰ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的反射镜ⅱ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅱ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的输出镜8朝向环形谐振腔内侧的平面镀有中红外光半透半反膜，所述输出镜8的另一面镀有中红外光高透膜；所述的非线性晶体4采用mggep2晶体；所述的mggep2晶体的两个通光面镀2μm增透且中红外光增透膜；所述的mggep2晶体的切割角为65度；所述的mggep2晶体采用第一类相位匹配方式。

另外，本发明涉及一种计算机控制四镜环形谐振腔激光自动调节方法，包括如下步骤：

使泵浦激光器1发射的泵浦激光经过耦合系统2后以45度入射角入射至输入镜3，经输入镜3透过的泵浦激光入射至非线性晶体4，非线性晶体4将所述泵浦激光转换为震荡光，从非线性晶体4透射出的泵浦激光经反射镜ⅰ透射到环形谐振腔外，从非线性晶体4出射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅰ，经反射镜ⅰ反射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅱ，经反射镜ⅱ反射的震荡光以45度入射角入射至输出镜8，经输出镜8反射的震荡光以45度入射角入射至输入镜3并在环形谐振腔内继续振荡；

将非线性晶体4、反射镜ⅰ6、反射镜ⅱ7以及输出镜8设置于三维调整台5，通过计算机10自动调整所述三维调整台5的三维状态，直至探测器9探测到激光信号；

所述探测器9将探测到的信号实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述信号，结合所述计算机10预设激光模型进行调节，直至获得预期输出激光。

进一步的，所述三维调整台5可以进行前、后、左、右、俯以及仰六方向调节。

进一步的，所述“所述探测器9将探测到的信号实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述信号，结合所述计算机10预设激光模型进行调节，直至获得预期输出激光”包括：所述探测器9将探测到的光信号转变为模拟信号后实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述模拟信号拟制出激光模型，并与所述计算机10预设的激光模型进行比较，并根据比较结果自动调整所述三维调整台5的状态，直到所述输出光的性能与所述预设的激光模型相吻合。

进一步的，所述预设的激光模型至少包括以下参数之一：输出激光的波长为2.3μm波段、峰值功率大于150kw、脉宽为1-2nm。

进一步的，所述的输入镜3朝向耦合系统2的平面镀有2.3μm高透膜，所述输入镜3的另一面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜；所述的反射镜ⅰ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅰ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的反射镜ⅱ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅱ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的输出镜8朝向环形谐振腔内侧的平面镀有中红外光半透半反膜，所述输出镜8的另一面镀有中红外光高透膜；所述的非线性晶体4采用mggep2晶体；所述的mggep2晶体的两个通光面镀2μm增透且中红外光增透膜；所述的mggep2晶体的切割角为65度；所述的mggep2晶体采用第一类相位匹配方式。

本发明的有益效果：本发明提出的基于四镜环形谐振腔的光路调整方法，通过计算机自动控制三维调整台进行六个方向的调节，使得所述激光器能够自动的完成光学调整，解决了复杂的四镜环形谐振腔的调光难度，既节约了调节技术，又带来了更好的调节结果，使得原本枯燥的光路调节技术，结合计算机进行调整，实现人工智能与光路调节的完美结合，科研人员只需要将模型设置完美，结合自动控制技术就可以完成精准的光学输出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1计算机控制激光调整光路的结构原理示意图。

图2为本发明实施例2计算机控制激光调整光路的结构原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

【实施例1】

如图1所示，本发明涉及一种计算机控制四镜环形谐振腔激光自动调节方法，包括如下步骤：

使泵浦激光器1发射的泵浦激光经过耦合系统2后以45度入射角入射至输入镜3，经输入镜3透过的泵浦激光入射至非线性晶体4，非线性晶体4将所述泵浦激光转换为震荡光，从非线性晶体4透射出的泵浦激光经反射镜ⅰ透射到环形谐振腔外，从非线性晶体4出射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅰ，经反射镜ⅰ反射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅱ，经反射镜ⅱ反射的震荡光以45度入射角入射至输出镜8，经输出镜8反射的震荡光以45度入射角入射至输入镜3并在环形谐振腔内继续振荡；

其中，所述的输入镜3朝向耦合系统2的平面镀有2.3μm高透膜，所述输入镜3的另一面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜；所述的反射镜ⅰ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅰ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的反射镜ⅱ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅱ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的输出镜8朝向环形谐振腔内侧的平面镀有中红外光半透半反膜，所述输出镜8的另一面镀有中红外光高透膜；所述的非线性晶体4采用mggep2晶体；所述的mggep2晶体的两个通光面镀2μm增透且中红外光增透膜；所述的mggep2晶体的切割角为65度；所述的mggep2晶体采用第一类相位匹配方式。

将非线性晶体4设置于三维调整台5，通过计算机10自动调整所述三维调整台5的三维状态，直至探测器9探测到激光信号；

所述探测器9将探测到的信号实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述信号，结合所述计算机10预设激光模型进行调节，直至获得预期输出激光。

具体的，所述探测器9将探测到的光信号转变为模拟信号后实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述模拟信号拟制出激光模型，并与所述计算机10预设的激光模型进行比较，并实施修正对比缺陷，根据比较结果自动调整所述三维调整台5的状态，直到某一状态基本能够满足模型匹配对，再进行二次修正参数，直到所述输出光的性能与所述预设的激光模型相吻合。相较于传统的调节腔镜的方法，本实施例直接采用计算机控制下的自动调节晶体的方式，具有结构简单，出光效率高的特点。本实施例只需要在初始时采用参考光将腔镜位置固定好，然后通过计算机自动控制系统，结合预设的模拟模型，自动调整所述晶体的6个维度，即可高效的获得激光的输出。所述计算机模型需要根据腔型设计参数，包括腔长，凹面镜曲率半径，腔型，泵浦波长，输出波长，晶体类型，切面等参数，采用matlab等编制模拟程序，并采用该模拟程序实现自动比较控制。

所述三维调整台5可以进行前、后、左、右、俯以及仰六方向调节。

所述预设的激光模型至少包括以下参数之一：输出激光的波长为2.3μm波段、峰值功率大于150kw、脉宽为1-2nm。

本发明的有益效果：鉴于四镜环形谐振腔这种复杂的谐振腔，由于镜片较多，调光困难的技术问题，本发明提出的基于四镜环形谐振腔的光路调整方法，改变了传统的调节输出镜的调节方法，而是将调整重心放到晶体上，并通过计算机自动控制三维调整台进行六个方向的调节，使得所述激光器能够自动的完成光学调整，既节约了调节技术，又带来了更好的调节结果，使得原本枯燥的光路调节技术，结合计算机进行调整，实现人工智能与光路调节的完美结合，科研人员只需要将模型设置完美，结合自动控制技术就可以完成精准的光学输出。

【实施例2】

如图2所示，本发明涉及一种计算机控制四镜环形谐振腔激光自动调节方法，包括如下步骤：

使泵浦激光器1发射的泵浦激光经过耦合系统2后以45度入射角入射至输入镜3，经输入镜3透过的泵浦激光入射至非线性晶体4，非线性晶体4将所述泵浦激光转换为震荡光，从非线性晶体4透射出的泵浦激光经反射镜ⅰ透射到环形谐振腔外，从非线性晶体4出射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅰ，经反射镜ⅰ反射的震荡光以45度入射角入射至反射镜ⅱ，经反射镜ⅱ反射的震荡光以45度入射角入射至输出镜8，经输出镜8反射的震荡光以45度入射角入射至输入镜3并在环形谐振腔内继续振荡；

其中，所述的输入镜3朝向耦合系统2的平面镀有2.3μm高透膜，所述输入镜3的另一面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜；所述的反射镜ⅰ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅰ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的反射镜ⅱ的朝向环形谐振腔内侧的平面镀有2.3μm高透且中红外光高反膜，所述反射镜ⅱ的另一面镀2.3μm高透膜；所述的输出镜8朝向环形谐振腔内侧的平面镀有中红外光半透半反膜，所述输出镜8的另一面镀有中红外光高透膜；所述的非线性晶体4采用mggep2晶体；所述的mggep2晶体的两个通光面镀2μm增透且中红外光增透膜；所述的mggep2晶体的切割角为65度；所述的mggep2晶体采用第一类相位匹配方式。

将非线性晶体4、输入镜3、反射镜ⅰ6、反射镜ⅱ7、输出镜8设置于三维调整台5，通过计算机10自动调整所述三维调整台5的三维状态，直至探测器9探测到激光信号；

所述探测器9将探测到的信号实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述信号，结合所述计算机10预设激光模型进行调节，直至获得预期输出激光。

具体的，所述探测器9将探测到的光信号转变为模拟信号后实时输入到所述计算机10，所述计算机10根据所述模拟信号拟制出激光模型，并与所述计算机10预设的激光模型进行比较，并实施修正对比缺陷，根据比较结果自动调整所述三维调整台5的状态，直到某一状态基本能够满足模型匹配对，再进行二次修正参数，直到所述输出光的性能与所述预设的激光模型相吻合。

所述三维调整台5可以进行前、后、左、右、俯以及仰六方向调节。

所述预设的激光模型至少包括以下参数之一：输出激光的波长为2.3μm波段、峰值功率大于150kw、脉宽为1-2nm。

其中，计算机程序设计遵循如下调整步骤：

通过探测器9检查基准光源，用一个简易的高度检查红光是否与光具座导轨顶面平行，并处于光具座两条导轨间的中心线上，如出现偏差，可以通过三维调整台5进行调整。

调整输出镜的位置，调整输出镜前，使激光晶体处于透明状态。输出镜的准确位置应该是使光路位于其中心位置并能将光完全反射回光的出射孔，否则应通过计算机控制三维调整台5进行仔细调整。

通过检测光检查激光晶体的安装位置检测光光斑是否在激光晶体的正中间位置，如有偏差，应通过三维调整台5加以修正。然后观察激光晶体的反射光位置，应与红光的出射孔重合，否则在兼顾光尽可能保持在晶体中心位置的前提下调整其角度位置，使反射光尽量与出射孔靠拢，至少应保证调整到与出射孔的偏差小于1mm。

调整全反镜(全反介质膜片)位置，首先检查红光是否在全反镜的中间位置，否则应调整全反镜镜架的安装位置使光在全反镜的中心。其次粗调全反镜调整台，使红光反射回出射孔。然后开启980nm激光，此时用完全曝光的全黑像纸放在输出镜前，可以观察到有激光输出，反复调全反镜三维调整台5，尽可能使打到像纸上的光斑最圆且最强部分集中在光斑中心。接着检查激光是否与检测光重合，如能较好地重合，激光器即调整到了最佳状态。

泵浦激光器1发出波长为2.3μm波段的泵浦激光，所述泵浦激光经过耦合系统2后进入环形谐振腔，所述泵浦激光在环形谐振腔内依次经过非线性晶体4和反射镜ⅰ6后透射到环形谐振腔外，非线性晶体4在泵浦激光的作用下产生中红外激光，所述中红外激光依次经反射镜ⅰ6、反射镜ⅱ7、输出镜8和输入镜3反射，在环形谐振腔内振荡，中红外激光每次到达输出镜8时，50％的中红外激光经输出镜8反射，剩余50％的中红外激光经输出镜8透射到环形谐振腔外。

以ho:yag激光器为例说明本发明所述的基于四镜环形谐振腔的中红外光学参量振荡器，泵浦激光器1采用输出波长为2.1μm的ho:yag激光器，当泵浦激光功率为26w时，环形谐振腔输出的中红外激光功率为10.6w，所述中红外激的光束质量因子m2值小于2。

本发明的有益效果：鉴于四镜环形谐振腔这种复杂的谐振腔，由于镜片较多，调光困难的技术问题，本发明提出的基于四镜环形谐振腔的光路调整方法，同时调整激光晶体、各反射镜、输出镜，通过计算机的多重控制，并通过计算机自动控制三维调整台进行六个方向的调节，使得所述激光器能够自动的完成光学调整，既节约了调节技术，又带来了更好的调节结果，使得原本枯燥的光路调节技术，结合计算机进行调整，实现人工智能与光路调节的完美结合，科研人员只需要将模型设置完美，结合自动控制技术就可以完成精准的光学输出。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。