多波长激光器的制作方法

1.本发明涉及激光设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种多波长激光器。


背景技术：

2.激光具有单色性极好、发散度极小、亮度(功率)极高等优点，在照准器以及生物检测仪上广泛应用。
3.在激光照准器方面的应用：
4.激光照准器是枪械、弓弩等武器的快速瞄准装置。激光照准器的组成包括激光器，水平及竖直调节装置，驱动电路，开关，电池，导轨夹具及外壳等。按应用分有昼型、夜型及昼夜复合型。
5.昼型发射可见光段的激光，如520nm，532nm，545nm，555nm，577nm，635nm等，激光照准器内设置一支可见光激光器。
6.夜型发射红外波段的激光，如808nm，940nm，1064nm，1535nm等，激光照准器内设置一支红外激光器。
7.昼夜复合型即可发射可见光段的激光，也可发射红外波段的激光，激光照准器内设置一支可见光激光器与一支红外激光器，两支激光器并列固定。在对两支激光器并列安装时，需精密调节，使之在足够远的距离上光斑重合(非此位置的光斑不重合，存在指向偏差)。由于照准器自身结构较小，其能够提供的用于激光器安装的空间也就较小，因此，受空间限制，激光器只能以胶固定，使用胶固定的方式，固定后需长时间运行并监测光斑变化。
8.因此，对于单昼型或夜型的激光照准器，其使用的环境严重受限，对于昼夜复合型的激光器照准器，其体积大、重量重、指向有偏差。而激光照准器主要为军、警使用，可能面对各种复杂环境，所以，激光照准器应当尽量体积小、重量轻、昼夜通用。
9.在生物检测仪方面的应用：
10.生物检测仪广泛用于食品安全、工农渔牧生产、医学检测、生命科学等领域，用于鉴定物质成分。主流设备目前不具有便携性，检测费用也高。
11.生物检测仪的光源目前有led、卤素灯、氙灯、激光等。
12.卤素灯、氙灯的光谱连续且范围大，强度高，可检测材料的种类较多，但体积很大，功耗很高，不能用于便携产品。
13.led光谱也较宽，但由于其发散角大、强度又较弱，所以可检测材料的种类非常受限。
14.卤素灯、氙灯、led光源都需要滤光，通过更换不同的滤光片(组)，来输出所需要的波长。这种滤光片(组)的光谱带宽被要求极窄，对镀膜工艺及设备的要求非常高，稳定生产的难度很大。
15.采用激光光源，由激光的单色性特性决定了，其光谱宽度非常窄，优于上述光源；由激光的方向性和高亮度的特性决定了，其强度足够大；全固态激光器的小巧体积，很适合设备的便携化。所以，以激光为光源的生物检测仪具有检测精度高、检测效率高，便携的特
点，是未来最具优势的光源。然而，由于每支激光器只能输出一种激光波长，这也就导致了采用激光光源的生物检测仪具有检测范围受限的问题。


技术实现要素：

16.(一)技术问题
17.综上所述，如何提供一种能够提供多波长的激光器，用于提高激光器的适用范围，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
18.(二)技术方案
19.本发明提供了一种多波长激光器，该多波长激光器包括：
20.半导体激光器；
21.与所述半导体激光器连接的驱动电路，通过所述驱动电路改变输出电压控制所述半导体激光器输出不同波长的激光；
22.晶体，所述晶体为激光晶体、倍频晶体和/或三倍频晶体的任意组合形式，通过所述晶体可透过一个以及一个以上的不同波长的激光；
23.镀膜，根据透过激光波长的需要，对泵浦光、基频光、倍频光的透过、部分透过、截止进行相应镀膜；
24.透镜组合，所述透镜组合包括有至少一个凹透镜以及至少一个凸透镜，沿激光的照射光路，所述晶体、所述凹透镜以及所述凸透镜依次排列设置；
25.光阑，沿激光的照射光路，所述光阑设置于所述凸透镜的前侧或者后侧，用于约束泵浦光的发散角与同轴度。
26.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，沿激光的照射光路，所述光阑设置于所述凸透镜的后侧，于所述光阑的后侧设置有分光器。
27.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，沿激光的照射光路，所述光阑设置于所述凸透镜的前侧，于所述凸透镜的后侧设置有分光器。
28.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，所述分光器为滤光片。
29.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，所述分光器为x棱镜。
30.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，所述分光器的一端朝向激光光源设置，所述分光器的另一端设置有衰减片。
31.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，环绕所述分光器的轴向外围设置有衰减片。
32.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，所述衰减片为中性密度灰玻璃。
33.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，于所述半导体激光器与所述晶体之间设置有耦合作用的耦合透镜。
34.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，所述半导体激光器为昼夜复合型激光照准器，用于输出昼用545nm和夜用808nm两种波长的激光；所述晶体为自倍频晶体，于所述晶体两侧面镀膜，其一侧面808nm波长的激光透过、545nm波长的激光和1090nm波长的激光截止，另一面808nm波长的激光和545nm波长的激光透过、1090nm波长的激光截止。
35.优选地，在本发明所提供的多波长激光器中，所述半导体激光器为976nm半导体激光器；所述晶体为自倍频晶体，于所述晶体两侧面镀膜，其一侧面976nm波长的激光透过、
577nm波长的激光和1154nm波长的激光截止，另一面577nm波长的激光和976nm波长的激光透过、1154nm波长的激光部分透过。
36.(三)有益效果
37.本发明所提供的多波长激光器，通过其结构设计，能够实现一支激光器最多可输出三个不同波长的激光，且体积、重量、功耗等与一支激光器相当。这样，本发明所提供的多波长激光器，一支可代替现有技术中的两支到三支激光器，减小了激光器的体积、重量，还降低了激光器的生产制造成本。另外，由于激光器能够输出不同波长的激光，可分别满足昼、夜的使用要求，可在进一步减小激光器体积的同时，还可以有效降低激光器的功耗。给本发明的激光器提供不同强度的电流，将输出不同波长的激光。激光器发出的激光经透镜组及光阑后，具有同轴特性，且发散角相近，如此，实现了一支激光器能够将不同波长的激光，按需作用于同一目标。
附图说明
38.图1为本发明一种实施例中多波长激光器的结构示意简图；
39.图2为本发明另一种实施例中多波长激光器的结构示意简图；
40.图3为本发明再一种实施例中多波长激光器的结构示意简图。
41.在图1至图3中，部件名称与附图编号的对应关系为：
42.驱动电路1、半导体激光器2、耦合透镜3、晶体4、凹透镜5、凸透镜6、光阑7、滤光片8、x棱镜9、端面设置的衰减片10、轴向外围设置的衰减片11。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
44.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.请参考图1至图3，其中，图1为本发明一种实施例中多波长激光器的结构示意简图；图2为本发明另一种实施例中多波长激光器的结构示意简图；图3为本发明再一种实施例中多波长激光器的结构示意简图。
47.本发明提供了一种多波长激光器，通过其结构设计，能够实现一支激光器输出多种波长激光的目的。
48.在本发明中，该多波长激光器主要包括如下组成部分：
49.1、半导体激光器2
50.在本发明中，半导体激光器2可以采用多种类型的激光器，但是，其选择范围应当限定于半导体激光器，其原因在于：半导体激光器2通过驱动电路1改变输出电压，能够改变半导体激光器2输出的激光的波长。
51.具体地，半导体激光器2可以为808nm半导体激光器，主要用于昼夜复合型激光照准器，也可以为976nm半导体激光器，主要用于生物检测仪。
52.上述两种类型的半导体激光器2，通过改变电压，都能够输出不同波长的激光。
53.2、与半导体激光器2连接的驱动电路1
54.驱动电路1连接有电源，能够向半导体激光器2输出电能，通过驱动电路1改变输出电压，从而使得半导体激光器2输出不同波长的激光。
55.3、晶体4
56.晶体4可以选用激光晶体、倍频晶体或三倍频晶体中的任意一种，或者任意两种的组合，或者是三种一起使用，应用晶体4的主要目的在于：通过对晶体4镀膜，可透过一个以及一个以上的不同波长的激光。
57.在本发明中，晶体4的选用、镀膜的方案以及半导体激光器2类型的选择具有相关性，具体以实际应用选定激光波长后，根据激光波长再确定晶体4、镀膜方案以及半导体激光器2类型。
58.本发明还设置有镀膜，根据透过激光波长的需要，对泵浦光、基频光、倍频光的透过、部分透过、截止进行相应镀膜。
59.4、透镜组合
60.透镜组合包括有至少一个凹透镜5以及至少一个凸透镜6，本发明中，优选使用一个凹透镜5和一个凸透镜6。
61.沿激光的照射光路(半导体激光器2为光路起点)，晶体4、凹透镜5以及凸透镜6依次排列设置。
62.5、光阑7
63.沿激光的出射光路，光阑7设置于凸透镜6的前侧或者后侧，用于约束泵浦光(由半导体激光器2与透镜配合发射出的光)的发散角与同轴度。
64.6、分光器
65.沿激光的照射光路，光阑7设置于凸透镜6的后侧，于光阑7的后侧设置有分光器。
66.或者，沿激光的照射光路，光阑7设置于凸透镜6的前侧，于凸透镜6的后侧设置有分光器。
67.分光器具有多种类型，在本发明第一个实施方式中，分光器为滤光片8。在本发明第二个实施方式中，分光器为x棱镜9。基于上述的第二个实施方式，分光器的一端朝向激光光源设置，分光器的另一端设置有衰减片，既图3中端面设置的衰减片10。进一步地，环绕分光器的轴向外围设置有衰减片，既图3中轴向外围设置的衰减片11。
68.具体地，衰减片为中性密度灰玻璃。
69.在本发明的一个优选实施方式中，于半导体激光器2与晶体4之间设置有耦合作用的耦合透镜3。
70.具体地，半导体激光器2为昼夜复合型激光照准器，用于输出昼用545nm和夜用
808nm两种波长的激光；晶体4为自倍频晶体，于晶体4两侧面镀膜，其一侧面808nm透过、545nm&1090nm截止，另一面808nm&545nm透过、1090nm截止。
71.具体地，半导体激光器2为976nm半导体激光器；晶体4为自倍频晶体，于晶体4两侧面镀膜，其一侧面976nm透过、577nm&1154nm截止，另一面577nm&976nm透过、1154nm部分透过。
72.本发明所提供的多波长激光器，通过其结构设计，能够实现一支激光器最多可输出三个不同波长的激光，且体积、重量、功耗等与一支激光器相当。这样，本发明所提供的多波长激光器，一支可代替现有技术中的两支到三支激光器，减小了激光器的体积、重量，还降低了激光器的生产制造成本。另外，由于激光器能够输出不同波长的激光，可分别满足昼、夜的使用要求，可在进一步减小激光器体积的同时，还可以有效降低激光器的功耗。给本发明的激光器提供不同强度的电流，将输出不同波长的激光。激光器发出的激光经透镜组及光阑7后，具有同轴特性，且发散角相近，如此，实现了一支激光器能够将不同波长的激光，按需作用于同一目标。
73.在本发明中，多波长激光器采用的是半导体泵浦全固态激光器，构成包括半导体激光器2、耦合器(选用)、晶体4、透镜组、光阑7、驱动电路1、分光器(选用)。
74.本发明所使用的晶体4包括但不限于自倍频晶体，激光晶体与倍频晶体组合，激光晶体与三倍频晶体组合等，以及能够输出一个及一个以上激光波长的晶体材料。
75.本发明所使用的半导体激光器2包括但不限于波长为808nm、940nm等能够泵浦上述晶体4的激光器。
76.本发明所使用的耦合器可以是透镜、光纤，也可以不用。
77.本发明所使用的透镜组必须包括凹透镜5与凸透镜6，且至少包括一个凹透镜5与一个凸透镜6。
78.本发明所使用的光阑7用于约束泵浦光的发散角与同轴度，其安装位置在凸透镜6的两侧均可。
79.本发明所使用的驱动电路1可以提供三档电流输出，每档的电流值与输出模式(连续或脉冲)是独立的。
80.本发明所使用的分光器可以是滤光片8、x棱镜9、二色分光片组等，或者是能够将不同波长的激光分离的光学元件，或者是这类光学元件与衰减片的组合。
81.本发明所使用的晶体4及透镜有镀膜，镀膜与所需输出的激光波长相匹配。
82.本发明的工作原理如下：
83.半导体激光器2、晶体4工作时的电功耗需求不同，给本发明的激光器提供不同强度的电流，将输出不同波长的激光。激光器发出的激光经透镜组及光阑7后，具有同轴特性，且发散角相近，如此，实现了一支激光器能够将不同波长的激光，按需作用于同一目标。
84.实施例1：
85.本实施例用于昼夜复合型激光照准器，能输出昼用545nm和夜用808nm两种激光波长，且激光束是同轴的，发散角是相近的。
86.本实施例采用808nm半导体激光器2，泵浦自倍频晶体4。
87.本实施例中，自倍频晶体4有镀膜，其一面镀808nm透过、545nm&1090nm截止，另一面镀808nm&545nm透过、1090nm截止。
88.本实施例中，透镜有镀膜。
89.本实施例中，光阑7位于激光器的出瞳位置。
90.本实施例中，驱动电路1为半导体激光器2供电，在输出808nm激光时，供电电流连续，低于100ma；在输出545nm激光时，供电电流为方波脉冲，频率10～10khz，脉冲峰值高于100ma。
91.本实施例所提供的多波长激光器，允许在545nm激光工作时，输出808nm激光，故不必使用滤光器。
92.实施例2：
93.本实施例用于生物检测仪，可输出976nm、1154nm、577nm三种激光波长，对同一目标区域进行分别照射。
94.本实施例采用976nm半导体激光器2，泵浦自倍频晶体4。
95.本实施例中，自倍频晶体4有镀膜，其一面镀976nm透过、577nm&1154nm截止，另一面镀577nm&976nm透过、1154nm部分透过。
96.本实施例中，透镜有镀膜。
97.本实施例中，光阑7位于激光器的出瞳位置。
98.本实施例中，驱动电路1为半导体激光器2供电，供电电流为方波脉冲，脉冲频率相同。在输出976nm激光时，供电电流最低；在输出1154nm激光时，供电电流次低；在输出577nm激光时，供电电流最高。
99.本实施例的应用中，在凸透镜6与目标物之间，设置可更换的滤光片8，即976nm截止1154nm高透滤光片8(用于1154nm激光输出)，和976nm&1154nm截止滤光片8(用于577nm激光输出)。
100.实施例3：
101.本实施例所提供的多波长激光用于生物检测仪，能够输出976nm、1154nm、577nm三种激光波长，可对三个目标区域同时或分别进行照射。
102.本实施例的半导体激光器2、晶体4、透镜组、光阑7、驱动电路1与实施例2相同。
103.本实施例的驱动电路1为半导体激光器2供电，供电电流为方波脉冲，脉冲频率相同。在输出976nm激光时，供电电流最低；在输出1154nm激光时，供电电流次低；在输出577nm激光时，供电电流最高。
104.本实施例的应用中，在凸透镜6与目标物之间，设置固定的分光器与衰减器。其中，分光器是x棱镜9，衰减器是中性密度灰玻璃。
105.本发明所提供的多波长激光器采用的是全固态激光器结构设计，具有体积小、重量轻、可靠性高的固有优势。
106.本发明所提供的多波长激光器，采用一支激光器结构能够输出最多三个不同波长的激光，采用不同泵浦激光及晶体4材料，可以形成不同的波长组合。
107.例如：
108.808nm半导体激光器2泵浦dpm晶体4，可输出808nm\1064nm\532nm波长组合；
109.808nm半导体激光器2泵浦自倍频晶体4，可输出808nm\1090nm\545nm波长组合；
110.940nm半导体激光器2泵浦自倍频晶体4，可输出976nm\1154nm\577nm波长组合；
111.808nm半导体激光器2泵浦nd:yvo4与lbo晶体4，可输出808nm\1064nm\355nm波长
组合。
112.本发明通过透镜组与光阑7的组合，使输出的不同激光具有好的同轴性和相近的发散角，因此，在应用中可取消瞄准目标的调节机构。本发明的激光器，在输出不同波长的激光时，驱动电路1能提供不同的工作电流，来保证输出的激光功率满足要求。
113.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。