一种利用热效应控制激光光束指向角的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光技术领域，涉及一种利用热效应控制激光光束指向角的方法。
技术背景
[0002]在激光器的应用中，常常要根据应用的需求，使激光光束发生偏转，以实现激光光束向特定方向的照射。例如，为了利用激光跟踪运动目标，需要激光束跟随目标而偏转，通常的方法是采用机械装置转动激光器或有关光学元件实现光束的偏转。机械转动平台通常故障率较高，而且由于实际应用环境中各种扰动的存在，很容易出现较大的偏离。为了克服机械转动偏转光束的缺点，我们设计了一种利用热透镜控制(或改变)激光光束指向角的方法，完全摒弃了机械转动装置的不足。
[0003]当激光经过介质传输时，通常有部分的激光能量会被介质吸收，造成激光能量损失，同时引起介质的温度升高，导致介质的折射率发生变化，称之为激光的热效应现象。对于圆形对称的激光光斑，这种热效应的后果就是在介质中形成一种类似凸(凹)透镜的效应，称为介质热透镜，本发明就是采用介质热透镜实现激光光束的偏转。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种利用热效应控制激光光束指向角的方法，以便在不采用机械转动装置情况下，方便、快捷调节激光光束的传播方向，使激光光束能及时跟踪目标。
[0005]本发明的目的是这样实现的，一种利用热效应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、热控激光器和激光介质，工作激光器发出一个波长为&的激光光束，波长为&的激光光束通过耦合单元进入激光介质后输出；热控激光器发出波长为入2的激光光束进入激光介质，激光介质吸收波长为&的激光光束的能量，在波长为A1的激光光束通过激光介质的光路上产生热效应，调整波长为&的激光能量大小，控制波长为&的激光光束偏转方向。
[0006]所述的热控激光器包括一个或一个以上的多个激光器，一个或一个以上的多个激光器作用在波长为&的激光光束的光路附近，使热控激光器到工作激光器光路中心的距离应处在热控激光器在激光介质产生的热效应作用范围之内，由此控制波长为&的激光光束产生偏转方向。
[0007]所述的热控激光器或直接或通过空间耦合装置照射到激光介质上，使激光介质产生热效应。
[0008]所述工作激光器或热控激光器是固体激光器、光纤激光器、半导体激光器或气体激光器。
[0009]所述的激光介质应对发出的激光波长&的激光光束是透明的。
[0010]所述的激光介质对发出波长λ2的激光光束是吸收率大于70%以上。
[0011]所述的激光介质至少包括薄片状、圆柱状。
[0012]所述的工作激光器的输出光经过空间耦合后进入激光介质，工作激光器进入激光介质后或沿激光介质的中心光轴或偏离中心光轴传播;热控激光器输出光通过空间耦合到达激光介质中，与工作激光器光路的距离应确保所产生的热效应能够作用于工作激光的光路上O
[0013]所述的激光介质连接有热沉，通过热沉和热控激光的能量调节激光介质中的热效应。
[0014]本发明的优点是:工作激光器发出一个波长为A1的激光光束通过耦合单元进入激光介质后输出，在激光介质内热效应的作用下发生指向角的偏转;热控激光器发出波长为λ2的光束进入介质的设计位置，激光介质吸收热控激光器的能量，产生所要求的热效应，确保激光束传播方向按照所要求的方向偏转。
【附图说明】
[0015]下面将结合实例对本发明做进一步说明:
[0016]图1是本发明实施例1结构示意图；
[0017]图2是本发明实施例2结构示意图；
[0018]图3是本发明实施例3结构示意图。
[0019]图中:1.工作激光器;2.工作激光器的光束耦合单元;3.热沉;4.激光介质;5.热控激光器;6.热控激光器的光束親合单兀。
【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，一种基于热效应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、热控激光器5和激光介质4，工作激光器I发出一个波长SA1的激光光束，波长为入工的激光光束通过工作激光器的光束耦合单元2进入激光介质4后输出；热控激光器5发出波长为λ2的激光光束进入激光介质4，激光介质4吸收波长为λ2的激光光束的能量，在波长为A1的激光光束通过激光介质4的光路上产生热效应，调整波长为&的激光能量大小，控制波长SA1的激光光束偏转方向。
[0022]作为优选的方案，激光介质4的两个通光面可以镀对波长SA1的激光光束和波长为入2的激光光束增透膜。
[0023]所述的工作激光器I的输出光经过工作激光器的光束耦合单元2后进入激光介质4，工作激光器进入激光介质4后或沿激光介质的中心光轴或偏离中心光轴传播;热控激光器5输出光通过热控激光器的光束親合单元6親合到达激光介质4中，与工作激光器I光路的距离应确保所产生的热效应能够作用于工作激光的光路上。
[0024]所述的热控激光器是2台激光器，2台激光器一上一下对射在激光介质4上，作用在波长为入工的激光光束的垂直光路方向上，使热控激光器5Α和5Β在激光介质4中产生热效应，工作激光器I的光路处在热控激光器5在产生的热效应作用范围之内，由此控制波长为&的激光光束产生偏转方向。所述的激光介质4连接有热沉3，通过热沉3和热控激光器5能量调节激光介质4中的热效应。通过在激光介质4两侧加入散热热沉3使介质的边界温度保持稳定状态，可提升对控制波长为λι的激光光束偏转方向的可靠性和准确性。
[0025]实施例2
[0026]如图2所示，一种基于热效应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、热控激光器5和激光介质4，工作激光器I发出一个波长SA1的激光光束，波长为入工的激光光束通过工作激光器的光束耦合单元2进入激光介质4后输出；热控激光器5发出波长为λ2的激光光束进入激光介质4，激光介质4吸收波长为λ2的激光光束的能量，在波长为A1的激光光束通过激光介质4的光路上产生热效应，调整波长为&的激光能量大小，控制波长SA1的激光光束偏转方向。
[0027]作为优选的方案，激光介质4的两个通光面可以镀对波长SA1的激光光束和波长为入2的激光光束增透膜。
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