一种激光光路调试装置和激光光路调试方法与流程

[0001]
本发明实施例涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光光路调试装置和激光光路调试方法。


背景技术：

[0002]
在激光器的研究生产中，尤其是具有放大器(master oscillator power-amplifier,mopa)结构的激光器，光路复杂以及元件众多，而激光器运行的激光波长又处于不可见光波段，在激光器光路调试过程中，需要将激光入射到光学器件的位置调整至设计位置，实现精确对准。因此，辅助光路调试装置和方法有着非常广泛的应用。
[0003]
目前，在激光器光路对准及调试过程中，常用的方法是：采用红外激光观察卡、倍频片或红外夜视仪作为辅助工具。通常将激光观察卡插入光路中，观察光斑的大小及位置，再依据此位置调节后续光学元件的位置及偏转角度等参数以实现光路对准。由于近红外和红外波段的激光人眼无法观察到，因此调试人员需要将激光观察卡反复地插入和撤出光路，这样的调试方法增加了光路调试的复杂度，调试效率较低，既不方便也难以实现光路的精确对准。抑或者，调试人员需要一手拿着红外夜视仪观察激光在光学元件上的位置，一手调节光学调整架，使激光出射到特定位置，调试过程极为不便，也存由视觉误差引起光束偏移。另外，市面上红外夜视仪的价格也很昂贵，导致激光器生产成本很高。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本发明实施例提供一种激光光路调试装置和激光光路调试方法，以解决现有技术激光光路调试过程中非可见光波段不可见导致的调试方法复杂、调试时间长效率低、光路难以实现精确对准以及购买调试辅助设备价格昂贵提高激光器生产成本的技术问题。
[0005]
第一方面，本发明实施例提供了一种激光光路调试装置，包括：激光出射模块、频率转换模块和光学接收模块；
[0006]
所述激光出射模块用于出射第一激光光束，所述第一激光光束具备第一频率且所述第一激光光束为非可见激光光束；
[0007]
所述频率转换模块位于所述第一激光光束的传播路径上，用于调整所述第一激光光束形成第二激光光束，所述第二激光光束具备第二频率且所述第二激光光束为可见激光光束；
[0008]
所述光学接收模块位于所述第二激光光束的传播路径上，用于接收所述第二激光光束。
[0009]
可选的，所述频率转换模块包括非线性光学晶体。
[0010]
可选的，所述非线性光线晶体包括倍频晶体。
[0011]
可选的，所述倍频晶体包括磷酸二氢钾晶体、磷酸钛氧钾晶体、偏硼酸钡晶体以及偏硼酸锂晶体中的至少一种。
[0012]
可选的，所述频率转换模块的几何中心位于所述第一激光光束的光轴方向上。
[0013]
可选的，所述激光光路调试装置还包括至少一个光学无源器件；
[0014]
所述光学无源器件位于所述第一激光光束的传播路径上，用于调整所述第一激光光束的传播方向，以使所述第一激光光束入射至所述频率调整模块；和/或，所述光学无源器件位于所述第二激光光束的传播路径上，用于调整所述第二激光光束的传播方向，以使所述第二激光光束入射至所述光学接收模块。
[0015]
可选的，所述激光出射模块包括光纤激光器、固体激光器、振荡器、单级激光放大器或者多级激光放大器。
[0016]
可选的，所述光学接收模块包括光学有源器件和/或光学无源器件。
[0017]
第二方面，本发明实施例还提供了一种激光光路调试方法，应用于第一方面所述的激光光路调试装置，包括：
[0018]
所述激光出射模块出射第一激光光束，所述第一激光光束具备第一频率且所述第一激光光束为非可见激光光束；
[0019]
所述频率转换模块位于所述第一激光光束的传播路径上，所述频率转换模块调整所述第一激光光束形成第二激光光束，所述第二激光光束具备第二频率且所述第二激光光束为可见激光光束；
[0020]
所述光学接收模块位于所述第二激光光束的传播路径上，所述光学接收模块接收所述第二激光光束。
[0021]
可选的，所述光学接收模块接收所述第二激光光束之后，所述激光光路调试方法还包括：
[0022]
移出所述频率转换模块，所述光学接收模块接收所述第一激光光束。
[0023]
本发明实施例提供的激光光路调试装置和激光光路调试方法，通过在非可见光波段激光光路调试过程中设置结构简单价格低的频率转换模块，频率转换模块将激光出射模块发射的非可见光波段的激光光束转化成可见光波段激光光束，可在不改变激光光束传播路路径的情况下，方便光路对准和调试操作，有利于节约调试时间和简化操作步骤，解决了现有技术中激光光路调试过程中非可见光波段不可见导致的调试方法复杂、调试时间长效率低、光路难以实现精确对准以及购买调试辅助设备价格昂贵提高激光器生产成本的技术问题，从而起到提高非可见光波段激光光路调试效率、对准精确以及降低研发成本的作用。
附图说明
[0024]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0025]
图1为本发明实施例中的一种激光光路调试装置示意图；
[0026]
图2为本发明实施例中的一种激光光路调试装置结构示意图；
[0027]
图3为本发明实施例还提供了一种激光光路调试方法的流程图；
[0028]
图4为本发明实施例还提供了一种激光光路调试方法的流程图；
具体实施方式
[0029]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附
图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。
[0030]
实施例
[0031]
本发明实施例提供了一种激光光路调试装置示，图1为本发明实施例中的一种激光光路调试装置示意图，如图1所示，一种激光光路调试装置，包括：激光出射模块1、频率转换模块2和光学接收模块3；激光出射模块1用于出射第一激光光束a，第一激光光束a具备第一频率且第一激光光束a为非可见激光光束；频率转换模块2位于第一激光光束a的传播路径上，用于调整第一激光光束a形成第二激光光束b，第二激光光束b具备第二频率且第二激光光束b为可见激光光束；光学接收模块3位于第二激光光束b的传播路径上，用于接收第二激光光束b。
[0032]
示例性的，如图1所示，激光出射模块1为固体激光器也可以为光纤激光器，也可以为激光器中的某一部分系统，凡是能够出射位于非可见光波段激光的系统即可，该装置具有广泛兼容性。激光出射模块1发射中心波长位于非可见光波段的第一激光光束a，第一激光光束a具有第一频率，第一激光光束a可以是脉冲激光也可以是连续激光，激光中心波长范围可以在1～2μm之间，激光出射模块1的选择不限于此，这里不做具体的限定。
[0033]
频率转换模块2位于第一激光光束a的传播路径上，频率转换模块2具有激光光束频率转化的功能，在不改变第一激光光束a传播路径的情况下，将非可见光波段的第一激光光束a转化行成可见光波段的第二激光光束b，第二激光光束b具备第二频率，为可见激光光束，调试人员可以观察激光光斑的大小及位置，方便调试操作。
[0034]
光学接收模块3由一系列光学元件构成，光学接收模块3位于第二激光光束b的传播路径上，具有接收第二激光光束b的作用，在光路对准调试中直接利用光学接收模块3位于第二激光光束b传播路径上，调节光学接收模块3实现激光出射模块1、频率转换模块2和光学接收模块3的光路轴心三者对准调试。
[0035]
综上所述，通过设置频率转换模块将非可见光波段的第一激光光束转化成可见光波段的第二激光光束，直接利用第二激光光束进行光学接收模块的对准调节，调试操作方便，在对准完成后撤出频率转换模块，由于已经实现激光出射模块、频率转换模块和光学接收模块的光路轴心三者对准调试，再撤出频率转换模块并不影响激光出射模块和光学接收模块的光路对准。区别于现有方案中采用反复插拔红外激光观察卡、倍频片或者红外夜视仪等辅助工具，再通过观察红外激光观察卡、倍频片或者红外夜视仪等辅助工具上的光斑的大小及位置再调节后续光学元件的位置及偏转角度等参数，本发明实施例无需反复插拔辅助工具，可在不改变激光光束传播路路径的情况下，可直接进行光路对准，方便光路对准和调试操作，有利于节约调试时间和简化操作步骤。该装置解决了现有技术中激光光路调试过程中非可见光波段不可见导致的调试方法复杂、调试时间长效率低、光路难以实现精确对准以及购买调试辅助设备价格昂贵提高激光器生产成本的技术问题。
[0036]
作为一种可行的实施例，图2为本发明实施例中的一种激光光路调试装置结构示意图，如图2所示，频率转换模块包括非线性光学晶体。非线性光学晶体具有非线性光学效应，可用于固体激光器、光纤激光器或者其类型激光器激光波长频率调节。
[0037]
可选的，非线性光线晶体包括倍频晶体。倍频晶体具有倍频效率，非线性系数影响
倍频效率，非线性系数大的倍频晶体，频率转化效率越高，选择不同的倍频晶体，可实现激光波长频率二倍频、三倍频、四倍频等频率转变。激光波长与频率成反比，当激光波长的频率变大，相应的波长变短。
[0038]
可选的，倍频晶体包括磷酸二氢钾晶体kdp、磷酸钛氧钾晶体ktp、偏硼酸钡晶体bbo以及偏硼酸锂晶体lbo中的至少一种。可选用磷酸二氢钾晶体kdp、磷酸钛氧钾晶体ktp、偏硼酸钡晶体bbo以及偏硼酸锂晶体lbo为本本实施例的倍频晶体。继续参照图2，根据不同的激光中心波长选择不同倍频效率的倍频晶体，可以使用单个倍频晶体或者多个倍频晶体组合的方式，使非可见光波段的第一激光光束a波长范围λa进入可见光波段；如图2中虚线所示，可以多次改变倍频晶体在光路传播放上的位置，调节光学接收模块3，最终实现光学接收模块3与激光发射模块1光路直接对准调节，倍频晶体的设置方便灵活，简化了调试过程，提高了激光光路对准调节的精度。
[0039]
下面列举一个具体的实施例对本方案倍频进行描述，但本方案并不仅局限于此。
[0040]
示例性的，继续参照图2，激光出射模块1采用固体激光器，发射第一激光光束a为超短脉冲序列，波长范围λa为1064nm，属于非可见光波段激光光束，具有第一频率fa，频率转换模块2采用磷酸钛氧钾晶体ktp作为倍频晶体，具有二倍频转化效应，第一激光光束a经过二倍频的倍频晶体形成第一激光光束b，波长范围λb，具有第二频率fb，此时由于二倍频效应，fb＞fa，λb＜λa，波长范围λb为532nm，λb进入可见光波段范围，第一激光光束a实现可见光转化，第二激光光束b为可见光激光光束，方便调试人员进行后续光学接收模块3对准调节。
[0041]
基于上述实施例，继续参考图2，可选的，频率转换模块2的几何中心位于第一激光光束a的光轴方向上。通过设定频率转换模块2的几何中心位于第一激光光束a的光轴方向上，进一步保证第一激光光束a的光轴穿过上述实施例中倍频晶体的几何中心，在保证光路对准的同时避免晶体被损坏。
[0042]
作为一种可行的实施例，继续参照图2，激光光路调试装置还包括至少一个光学无源器件4；光学无源器件4位于第一激光光束a的传播路径上，用于调整第一激光光束a的传播方向，以使第一激光光束a入射至频率调整模块2；和/或，光学无源器件4位于第二激光光束的传播路径上，用于调整第二激光光束b的传播方向，以使第二激光光束b入射至光学接收模块3。
[0043]
示例性的，光学无源器件4可以为反射镜，可以改变光路的传播方向，在激光器研发中，合理的设置各个元器件的位置，可以实现激光器结构紧凑以及满足激光光路后续调节准直输出。下面列举一个更为具体的，采用反射镜位于第一激光光束a的传播路径上，调整第一激光光束a的传播方向，以使第一激光光束a入射至频率调整模块2；和/或，采用反射镜42位于第二激光光束b的传播路径上，调整第二激光光束b的传播方向，以使第二激光光束b入射至光学接收模块3，方便后续光学接收模块3准直调节，反射镜的数量可根据光路传播方向调整需要增加或减少。
[0044]
可选的，激光出射模块1包括光纤激光器、固体激光器、振荡器、单级激光放大器或者多级激光放大器。本发明实施例提供的激光光束准直装置的应用广泛，适用于非可见光波段的光纤激光器、固体激光器、振荡器、单级激光放大器或者多级激光放大器光路的准直调试操作，基于上述实施例，凡是能够提供位于非可见光波段激光光束的系统都可作为本
实施例的激光出射模块1。
[0045]
可选的，光学接收模块3包括光学有源器件和/或光学无源器件(图中未示出)。光学有源器件可以为激光增益晶体，如：nd:yvo
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晶体；光学无源器件可以为反射镜，但并不限于此，凡是需要和激光出射模块1进行光路对准的光学器件即可。示例性的，光学接收模块3接收第二激光光束b，通过观察第二激光光束b调整光学接收模块3内激光增益晶体和/或反射镜的位置及偏转角度等参数，实现激光出射模块1、频率转换模块2、光学接收模块3的光路轴心三者对准。
[0046]
基于上述实施例，图3为本发明实施例还提供了一种激光光路调试方法的流程图，如图3所示，本发明实施例提供了一种激光光路调试方法，应用于上述实施例所述的激光光路调试装置，包括：
[0047]
s01、激光出射模块出射第一激光光束，第一激光光束具备第一频率且第一激光光束为非可见激光光束。
[0048]
s02、频率转换模块位于第一激光光束的传播路径上，频率转换模块调整第一激光光束形成第二激光光束，第二激光光束具备第二频率且第二激光光束为可见激光光束。
[0049]
s03、光学接收模块位于第二激光光束的传播路径上，光学接收模块接收第二激光光束。
[0050]
示例性的，本发明实施例的激光光路调试方法，通过使用频率转换模块将非可见光波段的第一激光光束转化成可见光波段的第二激光光束，直接利用第二激光光束进行光学接收模块的对准调节，调试操作方便，本发明实施例可在不改变激光光束传播路路径的情况下，可直接进行光路对准，方便光路对准和调试操作，有利于节约调试时间和简化操作步骤，解决了现有技术中激光光路调试过程中非可见光波段不可见导致的调试方法复杂、调试时间长效率低、光路难以实现精确对准以及购买调试辅助设备价格昂贵提高激光器生产成本的技术问题。本激光调试方法应用于上述实施例所述的激光光路调试装置，可参照上述实施例所述的详细描述，从而提高了非可见光波段激光光路调试效率、对准精确以及起到了降低研发成本的目的。
[0051]
可选的，图4为本发明实施例还提供了一种激光光路调试方法的流程图，如图4所示，本发明激光光路调试方法包括：
[0052]
s11、激光出射模块出射第一激光光束，第一激光光束具备第一频率且第一激光光束为非可见激光光束。
[0053]
s12、频率转换模块位于第一激光光束的传播路径上，频率转换模块调整第一激光光束形成第二激光光束，第二激光光束具备第二频率且第二激光光束为可见激光光束。
[0054]
s13、光学接收模块位于第二激光光束的传播路径上，光学接收模块接收第二激光光束。
[0055]
s14、移出频率转换模块，光学接收模块接收第一激光光束。
[0056]
示例性的，基于上述实施例，当光学接收模块接收第二激光光束进行光路对准调节，实现激光出射模块、频率转换模块、光学接收模块的光路轴心三者对准，此时移出频率转换模块，激光光路并没有发生改变，激光出射模块和光学接收模块的光路轴心仍然直接对准，调试方法简单易操作，适用于非可见光波段激光器光路对准调试过程。
[0057]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里所述的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。