CN102427201A - 一种绿光脉冲激光开启出光延迟时间降低方法及激光电源 - Google Patents

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王军营
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Abstract

本发明公开了一种绿光脉冲激光开启出光延迟时间降低方法及激光电源，该方法为：使激光电源输出的脉冲在方波脉冲的上升沿叠加一个高于方波高电平的尖峰子脉冲，提高给掺Nd激光晶体的泵浦光输入，减小掺Nd激光晶体产生受激辐射达到激光输出的临界值的时间。本发明的该方法可以将延迟时间降为10ms量级。10ms量级的延迟由于高于人眼的可分辨的感知速度，在激光表演和舞台灯光的使用中不会发觉有延迟现象。另外，这个改进方法简单易行。

Description

一种绿光脉冲激光开启出光延迟时间降低方法及激光电源
技术领域
本发明属于激光器技术领域，涉及一种半导体激光作为泵浦源的绿光脉冲激光器，尤其是一种808nm泵浦的绿光脉冲激光开启出光延迟时间降低方法及激光电源。
背景技术
808nm半导体激光作为泵浦源的绿光脉冲激光器在激光表演和舞台灯光行业中多有应用，应用中存在一个非常明显的缺点——加电后第一个脉冲的输出有1000ms量级的延迟。如图2所示，通常情况下，激光电源提供的是规则方波，因为在刚打开激光电源时，掺Nd激光晶体受激辐射达到激光输出的临界值前需要一段时间。因为这个量级的延迟是可以被人明显感知，对激光表演和舞台灯光来说是非常不利的。之所以会出现这个延迟与激光晶体本身的特点有关系。激光晶体被输入泵浦光，产生受激辐射，只有当受激辐射产生的光辐射积累到临界值之上，才可能出现激光输出。脉冲绿光激光器第一个脉冲的延迟输出即是因为受激辐射需要积累所致。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种绿光脉冲激光开启出光延迟时间降低方法及激光电源，该方法能够提高给掺Nd激光晶体的泵浦光输入，减小掺Nd激光晶体产生受激辐射达到激光输出的临界值的时间。这样就可以达到降低绿色激光输出延迟的时间。可以降低延迟时间到10ms量级。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
本发明的绿光脉冲激光开启出光延迟时间的降低方法为：使激光电源输出的脉冲在方波脉冲的上升沿叠加一个高于方波高电平的尖峰子脉冲，提高给掺Nd激光晶体的泵浦光输入，减小掺Nd激光晶体产生受激辐射达到激光输出的临界值的时间。
本发明提出一种实现权利上述方法的激光电源，该电源包括电平，第一、二、三三极管，第一、二、三运放，电位器以及第一至十四电阻；所述电平的1脚端通过第二电阻接地，电平的2脚端通过第四电阻接至第二运放的同相输出端，所述第一运放与第二运放的反相输入端相互连接；第一运放的反相输入端连接至电平的1脚端；所述第一运放的同相输出端和反相输入端分别通过第三电阻和第一电阻连接至VRE2.5V；所述第二运放的同相输出端还通过第五电阻与第一运放的同相输出端连接；
所述第一运放与第二运放的输出端分别通过第七电阻和第八电阻与所述第一三极管和第二三极管的基极连接；所述第一三极管的发射极连接至VRE2.5V、集电极通过第十电阻连接至第三运放的同相输出端；所述第二三极管的发射极接地、集电极连接至所述电位器的上端；电位器的上端还通过第九电阻连接VRE2.5V，电位器的下端与第三运放的电源接地端连接，电位器的滑动臂连接第三运放的同相输出端，电位器的滑动臂通过第十一电阻接地；
所述第三运放的反相输入端通过第十三、十四电阻接地；所述第三运放的输出端通过第十二电阻连接至第三三极管的基极连接；第三三极管的发射极连接至第十三电阻和第十四电阻之间。
上述第七电阻与第一运放的输出端连接有电容。
上述第一运放连接有DC5V电源。
上述第三运放连接有DC5V电源。
本发明具有以下有益效果：
本发明的绿光脉冲激光开启出光延迟时间的降低方法可以将延迟时间降为10ms量级。10ms量级的延迟由于高于人眼的可分辨的感知速度，在激光表演和舞台灯光的使用中不会发觉有延迟现象。并且，本发明针对该种方法设计的激光电源电路，其结构简单，容易实现。
附图说明
图1为808nm半导体激光为泵浦源的绿光脉冲激光器结构框图。
图2为现有技术中脉冲结构示意图；
其中：a为808nm激光器供电脉冲方波；b为808nm激光器输出光脉冲；c为1064nm激光脉冲输出方波；d为532nm绿光激光脉冲输出。
图3为本发明的脉冲结构示意图；
其中：a’为808nm激光器供电脉冲方波；b’为808nm激光器输出光脉冲；c’为1064nm激光脉冲输出方波；d’为532nm绿光激光脉冲输出。
图4为本发明的激光电源电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1：808nm半导体激光为泵浦源的绿光脉冲激光器由808nm激光调制电源、808nm激光器、掺Nd(钕)激光晶体和二倍频激光晶体四部分组成。激光调制电源以脉冲方式给808nm激光器供电，808nm激光器相应的就输出808nm泵浦光，掺Nd激光晶体吸收808nm泵浦光从而激发出1064nm荧光，1064nm荧光通过谐振腔谐振放大就输出了1064nm激光，1064nm激光通过二倍频激光晶体后，最终输出532nm绿光。
为了改善以上808nm半导体激光为泵浦源的绿光脉冲激光器的性能，降低808nm泵浦的绿光脉冲激光开启出光延迟时间，参见图3，本发明采取的方法为：通过对激光电源进行改进，使激光电源输出的脉冲在正常的方波脉冲的上升沿叠加一个高于方波高电平的尖峰子脉冲，从而提高给掺Nd激光晶体的泵浦光输入，减小掺Nd激光晶体产生受激辐射达到激光输出的临界值的时间。这样就可以达到降低绿色激光输出延迟的时间。当808nm激光调制电源的输出调制脉冲为图2所示的规则方波脉冲时，532nm绿光第一个脉冲相对于在电源输出方波的第一脉冲。
为了实现上述方法，本发明设计出一种激光电源，该种电路包括电平TTL-G1，第一、二、三三极管Q1、Q2、Q3，第一、二、三运放U1A、U1B、U2A，电位器VRG1，电容C以及第一至十四电阻R1-R14。
参见图4，以上各元件之间的详细连接关系为：电平TTL-G1的1脚端通过第二电阻R2接地，电平TTL-G1的2脚端通过第四电阻R4接至第二运放U1B的同相输出端，所述第一运放U1A与第二运放U1B的反相输入端相互连接；第一运放U1A的反相输入端连接至电平TTL-G1的1脚端；第一运放U1A的同相输出端和反相输入端分别通过第三电阻R3和第一电阻R1连接至VRE2.5V；第二运放U1B的同相输出端还通过第五电阻R5与第一运放U1A的同相输出端连接；
第一运放U1A与第二运放U1B的输出端分别通过第七电阻R7和第八电阻R8与第一三极管Q1和第二三极管Q2的基极连接。第七电阻R7与第一运放U1A的输出端连接电容C。第一三极管Q1的发射极连接至VRE2.5V、集电极通过第十电阻R10连接至第三运放U2A的同相输出端；第二三极管Q2的发射极接地、集电极连接至所述电位器VRG1的上端；电位器VRG1的上端还通过第九电阻R9连接VRE2.5V，电位器VRG1的下端与第三运放U2A的电源接地端连接，电位器VRG1的滑动臂连接第三运放U2A的同相输出端，电位器VRG1的滑动臂通过第十一电阻R11接地；
第三运放U2A的反相输入端通过第十三、十四电阻R13、R14接地；第三运放U2A的输出端通过第十二电阻R12连接至第三三极管Q3的基极连接；第三三极管Q3的发射极连接至第十三电阻R13和第十四电阻R14之间。第一运放U1A连接有DC5V电源；第三运放U2A连接有DC5V电源。
参照图4，对以上电路的工作原理描述如下：
(1)当从电平TTL-G1输入为高电平时：第一运放U1A的输出端(即1脚)输出低电平，此时第一三极管Q1导通给第三运放U2B的3脚(即同相输出端)提供电压；第二运放U1B的7脚(即输出端)输出低电平，此时第一三极管Q1截止对电位器VRG1的3脚(即上端)电压无影响。
(2)当从TTL-G1输入为底电平时：第一运放U1A的1脚(即输出端)输出高电平，此时第一三极管Q1截止给第三运放U2B的3脚提供；第二运放U1B的7脚(即输出端)输出高电平，此时第一三极管Q1导通把电位器VRG1的3脚电压拉底。
(3)电路中改变电容C1的容量可以改变尖峰子脉冲的时间长短；电路中改变第十电阻R10的阻值可以改变尖峰子脉冲的峰值的大小。

Claims (5)

1.一种绿光脉冲激光开启出光延迟时间降低方法，其特征在于：使激光电源输出的脉冲在方波脉冲的上升沿叠加一个高于方波高电平的尖峰子脉冲，提高给掺Nd激光晶体的泵浦光输入，减小掺Nd激光晶体产生受激辐射达到激光输出的临界值的时间。
2.一种实现权利要求1所述方法的激光电源，其特征在于，包括电平(TTL-G1)，第一、二、三三极管(Q1、Q2、Q3)，第一、二、三运放(U1A、U1B、U2A)，电位器(VRG1)以及第一至十四电阻(R1-R14)；所述电平(TTL-G1)的1脚端通过第二电阻(R2)接地，电平(TTL-G1)的2脚端通过第四电阻(R4)接至第二运放(U1B)的同相输出端，所述第一运放(U1A)与第二运放(U1B)的反相输入端相互连接；第一运放(U1A)的反相输入端连接至电平(TTL-G1)的1脚端；所述第一运放(U1A)的同相输出端和反相输入端分别通过第三电阻(R3)和第一电阻(R1)连接至VRE2.5V；所述第二运放(U1B)的同相输出端还通过第五电阻(R5)与第一运放(U1A)的同相输出端连接；
所述第一运放(U1A)与第二运放(U1B)的输出端分别通过第七电阻(R7)和第八电阻(R8)与所述第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)的基极连接；所述第一三极管(Q1)的发射极连接至VRE2.5V、集电极通过第十电阻(R10)连接至第三运放(U2A)的同相输出端；所述第二三极管(Q2)的发射极接地、集电极连接至所述电位器(VRG1)的上端；电位器(VRG1)的上端还通过第九电阻(R9)连接VRE2.5V，电位器(VRG1)的下端与第三运放(U2A)的电源接地端连接，电位器(VRG1)的滑动臂连接第三运放(U2A)的同相输出端，电位器(VRG1)的滑动臂通过第十一电阻(R11)接地；
所述第三运放(U2A)的反相输入端通过第十三、十四电阻(R13、R14)接地；所述第三运放(U2A)的输出端通过第十二电阻(R12)连接至第三三极管(Q3)的基极连接；第三三极管(Q3)的发射极连接至第十三电阻(R13)和第十四电阻(R14)之间。
3.根据权利要求2所述的激光电源，其特征在于，所述第七电阻(R7)与第一运放(U1A)的输出端连接有电容(C)。
4.根据权利要求2所述的激光电源，其特征在于，所述第一运放(U1A)连接有DC5V电源。
5.根据权利要求2所述的激光电源，其特征在于，所述第三运放(U2A)连接有DC5V电源。
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