超寬光譜激光驅(qū)鳥器的制造方法
【專利摘要】超寬光譜激光驅(qū)鳥器，包括激光器，光學耦合系統(tǒng)，非線性光學材料，光學準直系統(tǒng)，光學衰減器，光學分束鏡，光學聚焦系統(tǒng)，光學準直擴束系統(tǒng)，光學反射鏡，光學出射窗口，豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺，豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源，水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺，水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源，光電接收器，光電控制系統(tǒng)，遠程控制系統(tǒng)。本發(fā)明有效地克服了單一波長激光驅(qū)鳥種類少和鳥的適應(yīng)性問題，提高了驅(qū)鳥效果和驅(qū)鳥效率；極大地拓展了應(yīng)用區(qū)域和應(yīng)用范圍，并能夠用于驅(qū)逐其它野生動物。本激光驅(qū)鳥器能夠廣泛地應(yīng)用于機場、果園、林場、水產(chǎn)養(yǎng)殖場、發(fā)電場、城市環(huán)保和野生動物保護區(qū)等場所，對航空安全、農(nóng)林漁業(yè)發(fā)展、野生動物保護和生態(tài)平衡等具有重要的意義。
【專利說明】超寬光譜激光驅(qū)鳥器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光驅(qū)鳥【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及鳥類視覺學、航空鳥類學、生態(tài)學、激光、非線性光學、光波導理論與技術(shù)、電子學和自動控制等領(lǐng)域。它適用于機場、果園、林場、水產(chǎn)養(yǎng)殖場、發(fā)電場、城市環(huán)保和生態(tài)保護地等場所的驅(qū)鳥應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]由于人們生態(tài)和環(huán)保意識的提高，全球各種鳥類的數(shù)量越來越多，嚴重地威脅著飛機的安全起飛和降落，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、園林業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)養(yǎng)殖帶來巨大損失，還影響風力發(fā)電場的安全，甚至影響著城市環(huán)保等。目前，驅(qū)鳥的方法主要有語音驅(qū)鳥、風力驅(qū)鳥、超聲驅(qū)鳥、化學藥品驅(qū)鳥和激光驅(qū)鳥等方法，其中激光驅(qū)鳥具有驅(qū)鳥范圍大、環(huán)保、無噪音等優(yōu)點。據(jù)世界民航組織的保守統(tǒng)計，激光驅(qū)鳥器至少能使軍民用航空業(yè)降低42%的鳥類危害，法國洛德工程公司設(shè)計和制造的T0M500激光驅(qū)鳥器(激光波長為532nm)，被認為是世界航空安全保障領(lǐng)域的一次革命。2009年,Frost&Sullivan授予洛德工程公司最佳創(chuàng)新和應(yīng)用大獎。因此，國際民航組織推薦機場使用激光驅(qū)鳥器進行激光驅(qū)鳥。但是目前激光驅(qū)鳥器都是采用532nm、520nm、633nm或650nm等單一波長激光，而美國農(nóng)業(yè)部野生動物研究中心的研究表明，單一波長的激光只能對某些種類的鳥具有良好的驅(qū)逐效果；并且發(fā)現(xiàn)從紫外到750nm光譜范圍內(nèi)的光分別對不同種類的鳥產(chǎn)生驅(qū)逐效果。因此，單一波長激光驅(qū)鳥器的使用范圍具有嚴重的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的 在于，采用超寬光譜激光作為光驅(qū)鳥器的光源，克服單一波長激光對所驅(qū)逐鳥的種類限制和鳥類對單一波長光的適應(yīng)性，從而極大地擴大驅(qū)鳥種類和應(yīng)用場所。
[0004]為此，我們提出了采用非線性光學的方法，同時產(chǎn)生包括200~2000nm光譜范圍的超寬光譜激光，而同時將300~750nm或其中的部分光譜范圍的超寬光譜光用于驅(qū)鳥；采用這種超寬光譜激光驅(qū)鳥器，不僅極大地擴大驅(qū)鳥種類，而且極大地降低鳥類對單一波長激光的適應(yīng)性，提高驅(qū)鳥效果和驅(qū)鳥效率。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下方案來實現(xiàn)的:
[0006]超寬光譜激光驅(qū)鳥器，包括激光器、光學耦合系統(tǒng)、非線性光學材料、光學準直系統(tǒng)、光學衰減器、光學分束鏡、光學聚焦系統(tǒng)、光學準直擴束系統(tǒng)、光學反射鏡、光學出射窗口 ；激光器放置在最前面，光學耦合系統(tǒng)、非線性光學材料、光學準直系統(tǒng)、光學衰減器和光學分束鏡從前至后依次放置在激光器輸出激光的光路中；光學分束鏡將超寬光譜激光分為兩束，其中，超寬光譜激光功率大的一束入射到光學聚焦系統(tǒng)；光學準直擴束系統(tǒng)、光學反射鏡和光學出射窗口從前至后依次放置在光學聚焦系統(tǒng)的出射光路中，光學出射窗口最后將超寬光譜激光射出。其中:
[0007]a.非線性光學材料為固態(tài)或液態(tài)或氣態(tài)或固態(tài)與液態(tài)混合或固態(tài)與氣態(tài)混合或液態(tài)與氣態(tài)混合或固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)混合；
[0008]b.激光器為鎖模運轉(zhuǎn)或調(diào)Q運轉(zhuǎn)或自由脈沖運轉(zhuǎn)或連續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0009]非線性光學材料同時產(chǎn)生包括200~2000nm光譜范圍的超寬光譜激光，同時將300~750nm光譜范圍或其中的部分光譜范圍的超寬光譜激光用于驅(qū)鳥。
[0010]激光器輸出的激光作為非線性光學材料的泵浦激光，其波長可以在300~750nm范圍內(nèi)或此光譜范圍之外。
[0011 ] 光電接收器放置在光學分束鏡分出的超寬光譜激光功率小的一束光路中，光電接收器響應(yīng)波長可以是300~750nm整個光譜范圍或其中的部分光譜范圍或其中單一波長，實時監(jiān)測超寬光譜激光的功率或強度，并將監(jiān)測信號傳輸?shù)焦怆娍刂葡到y(tǒng)。
[0012]光電控制系統(tǒng)與光學分束鏡、光電接收器和激光器組成超寬光譜激光輸出功率的實時監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)測到的超寬光譜激光功率或強度，實時調(diào)整激光器的工作電流，避免驅(qū)鳥器長期工作情況下超寬光譜激光功率的降低，以保證激光驅(qū)鳥器具有良好的長期驅(qū)鳥效果。
[0013]光學耦合系統(tǒng)由透鏡或透鏡組組成，或由反射鏡或反射鏡組組而成，或由透鏡與反射鏡組合而成，或由透鏡組與反射鏡組組合而成；或由透鏡組與棱鏡組組合而成，或由反射鏡組與棱鏡組組合而成，或 由透鏡組、反射鏡組和棱鏡組組合而成；根據(jù)非線性光學材料的結(jié)構(gòu)特點，光學耦合系統(tǒng)將激光器輸出的泵浦激光光斑整成圓形或橢圓形或條形，從而有效地將泵浦激光聚焦到非線性光學材料之中。
[0014]光電控制系統(tǒng)實時控制豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源，實現(xiàn)超寬光譜激光在豎直方向的掃描，其掃描速度由豎直方向轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源控制。
[0015]光電控制系統(tǒng)實時控制水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源，實現(xiàn)超寬光譜激光在水平方向的掃描，其掃描速度由水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源控制。
[0016]光電控制系統(tǒng)具有對豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺和水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺的非正常工作具有實時報警功能；光電控制系統(tǒng)對激光器的非正常工作具有實時報警功能。
[0017]遠程控制系統(tǒng)光電控制系統(tǒng)進行實時遠程控制；遠程控制系統(tǒng)對激光器、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源和光電控制系統(tǒng)的非正常工作具有實時報警功能。
[0018]本發(fā)明的效果是:(1)極大地擴大了驅(qū)鳥種類，克服現(xiàn)有激光驅(qū)鳥器激光波長單一，只對某些種類的鳥具有驅(qū)逐效果的問題。(2)極大地克服了被驅(qū)逐的鳥類對單一波長激光的適應(yīng)性，進一步提高了驅(qū)鳥效果和驅(qū)鳥效率。(3)極大地拓展了激光驅(qū)鳥器的應(yīng)用區(qū)域和應(yīng)用范圍，甚至能夠用于驅(qū)逐其它野生動物。因此，超寬光譜激光驅(qū)鳥器能夠廣泛地應(yīng)用于機場、果園、林場、水產(chǎn)養(yǎng)殖場、風力發(fā)電場等場所，對航空安全、農(nóng)林漁業(yè)發(fā)展、野生動物保護和生態(tài)平衡等具有重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為超寬光譜激光驅(qū)鳥器裝置示意圖。
[0020]圖中:激光器1，光學耦合系統(tǒng)2，非線性光學材料3，光學準直系統(tǒng)4，光學衰減器5，光學分束鏡6，光學聚焦系統(tǒng)7，光學準直擴束系統(tǒng)8，光學反射鏡9，光學出射窗口 10，豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11，豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12，水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13，水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14，光電接收器15，光電控制系統(tǒng)16，遠程控制系統(tǒng)17?！揪唧w實施方式】
[0021]結(jié)合圖1對本發(fā)明做進一步描述:
[0022]超寬光譜激光驅(qū)鳥器，它包括激光器1、光學耦合系統(tǒng)2、非線性光學材料3、光學準直系統(tǒng)4、光學衰減器5、光學分束鏡6、光學聚焦系統(tǒng)7、光學準直擴束系統(tǒng)8、光學反射鏡9、光學出射窗口 10、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14、光電接收器15、光電控制系統(tǒng)16和遠程控制系統(tǒng)17。其中，激光器I放置在最前面，光學耦合系統(tǒng)2、非線性光學材料3、光學準直系統(tǒng)4、光學衰減器5和光學分束鏡6從前至后依次放置在激光器I輸出激光的光路中；光學分束鏡6將超寬光譜激光分為兩束，其中，超寬光譜激光功率大的一束入射到光學聚焦系統(tǒng)7 ;光學準直擴束系統(tǒng)8、光學反射鏡9和光學出射窗口 10從前至后依次放置在光學聚焦系統(tǒng)的出射光路中，光學出射窗口 10最后將超寬光譜激光射出；光電接收器15放置在光學分束鏡分出的超寬光譜激光功率小的一束光路中。非線性光學材料3為固態(tài)或液態(tài)或氣態(tài)或固態(tài)與氣態(tài)混合或液態(tài)與氣態(tài)混合或固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)混合等各種形態(tài)，例如它可為空氣孔周期性分布或隨機分布的非線性光子晶體光纖或光子晶體，并且光子晶體光纖或光子晶體的空氣孔中可以填充其它氣體或填充液體或為其它固態(tài)材料。非線性光學材料3在泵浦激光作用下同時產(chǎn)生包括200~2000nm光譜范圍的超寬光譜激光，而同時將300~750nm光譜范圍或其中的部分光譜范圍的超寬光譜激光用于驅(qū)鳥。
[0023]所采用的激光器I可以是鎖模運轉(zhuǎn)的激光器(包括飛秒和皮秒)，也可以是調(diào)Q運轉(zhuǎn)或自由脈沖運轉(zhuǎn)或連續(xù)運轉(zhuǎn)激光器。激光器I產(chǎn)生的激光作為非線性光學材料3產(chǎn)生超寬光譜激光的泵浦激光，泵浦激光波長可以在驅(qū)鳥的有效波長300~750nm范圍內(nèi)或在其范圍之外。
[0024]光學耦合系統(tǒng)2有如下幾種組成方式:由透鏡或透鏡組組成，或由反射鏡或反射鏡組組而成，或由透鏡與反射鏡組合而成，或由透鏡組與反射鏡組組合而成；或由透鏡組與棱鏡組組合而成，或由反射鏡組與棱鏡組`組合而成，或由透鏡組、反射鏡組和棱鏡組組合而成；根據(jù)非線性光學材料的結(jié)構(gòu)特點，光學耦合系統(tǒng)將激光器輸出的泵浦激光光斑整成圓形或橢圓形或條形，從而有效地將激光聚焦到非線性光學材料之中。例如，顯微物鏡就可作為一種光學稱合系統(tǒng)。
[0025]光學準直系統(tǒng)4包括下述幾種組成方式:由透鏡或透鏡組組成，或由反射鏡或反射鏡組組成，或由透鏡與反射鏡組合而成，或由透鏡組與反射鏡組組合而成；或由透鏡組與棱鏡組組合而成，或由反射鏡組與棱鏡組組合而成，或由透鏡組、反射鏡組和棱鏡組組合而成；為了減少所使用的超寬光譜激光的功率損耗，光學準直系統(tǒng)4中透鏡和棱鏡在所使用的超寬光譜激光波長范圍內(nèi)鍍光學增透膜，反射鏡在所使用的超寬光譜激光波長范圍內(nèi)鍍光學增反膜。
[0026]如果所使用的激光器I的激光波長在300~750nm范圍內(nèi)，則光學衰減器5對泵浦激光的功率衰減不小于97%，而對300~750nm范圍內(nèi)其它波長激光的衰減不大于5%，從而將泵浦激光功率衰減到人眼和鳥眼的安全標準之內(nèi)，且高效傳輸對驅(qū)鳥有效的其它波長激光；如果所使用的激光器I的激光波長300~750nm范圍內(nèi)，則光學衰減器5對泵浦激光的衰減率不小于99%，而對300~750nm范圍內(nèi)的超寬光譜激光衰減率不大于1%。
[0027]準直后的超寬光譜激光經(jīng)過光學衰減器5的衰減后入射到光學分束鏡6上，光學分束鏡6將超寬光譜激光分成兩束；其中，超寬光譜激光功率大的一束入射到光學聚焦系統(tǒng)7，而超寬光譜激光功率小的一束入射到光電接收器15，用于激光器工作的實時監(jiān)控。例如，光學分束鏡6可為一個來平行平面鏡，由光學衰減器出射的超寬光譜激光以45°的入射角入射到作為平行平面鏡上。而平行平面鏡兩面在300~750nm的波長范圍內(nèi)的光學鍍膜要求如下:透率率和反射率的比值P的范圍為2%〈p ( 5%，以此反射光入射到光學聚焦系統(tǒng)7，用于驅(qū)鳥。這考慮到了以下影響因素:(I)激光器I功率的不穩(wěn)定度不大于2% ；(2)光電接收器15的分辨率；(3)最佳驅(qū)鳥功率的±20%范圍內(nèi)超寬光譜激光與激光器I輸出的泵浦光間的轉(zhuǎn)換效率等。光學聚焦系統(tǒng)7使用一個凸透鏡或一個凹面反射鏡，或由透鏡與反射鏡的組合而成，或由透鏡組與反射鏡組組合而成；所采用的透鏡或反射鏡分別在所使用的超寬光譜激光的波長范圍內(nèi)鍍光學增透膜和增反膜。光學聚焦系統(tǒng)7將超寬光譜激光的光斑聚焦到盡可能小，以保證后面激光的準直和擴束；并且光學聚焦系統(tǒng)7在光路中具有前后平移調(diào)節(jié)功能，以保證光學聚焦系統(tǒng)7產(chǎn)生的聚焦光斑位置與其后面的光學準直擴束系統(tǒng)8的入射焦點位置重合且同光軸。
[0028]為了保證驅(qū)鳥的范圍和效率，并保證人眼和鳥眼的安全，必須采用光學準直擴束系統(tǒng)8對超寬光譜激光進行準直和擴束。所采用的光學準直擴束系統(tǒng)8包括下述幾種組成方式:由透鏡或透鏡組組成，或由反射鏡或反射鏡組組成，或由透鏡與反射鏡組合而成，或由透鏡組與反射鏡組組合而成。并且光學準直擴束系統(tǒng)8具有對焦調(diào)節(jié)功能。為了減小超寬光譜激光的反射損耗，光學準直擴束系統(tǒng)8中的透鏡和反射鏡分別在超寬光譜波長范圍鍍光學增透膜和增反膜。
[0029]光學反射鏡9將激光反射到光學出射窗口 10射出。光學出射窗口 10為平面輸出鏡，光學出射窗口是為保護出射窗口前的光路系統(tǒng)不受外界環(huán)境的影響。它在超寬光譜激光的波長范圍內(nèi)鍍光學增透膜。
[0030]豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11安裝在水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺上面，而光學反射鏡9和光學出射窗口 10安裝在豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺上面；或者水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13安裝在豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11上面，而光學反射鏡9和光學出射窗口 10安裝在水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13上面；或者光學反射鏡9安裝在豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11上面，而豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11和光學出射窗口 10都安裝在水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13上面。
[0031]光電接收器15響應(yīng)波長可以是300~750nm的內(nèi)單一波長或其中某一范圍，實時監(jiān)測超寬光譜激光的功率或強度，并將監(jiān)測信號傳輸?shù)焦怆娍刂葡到y(tǒng)16。
[0032]光電控制系統(tǒng)16與光學分束鏡6、光學聚焦系統(tǒng)7、光電接收器和激光器I組成超寬光譜激光輸出功率的實時監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過監(jiān)測超寬光譜激光功率的變化，實時調(diào)整激光器I的工作電流，實現(xiàn)超寬光譜激光的最佳驅(qū)鳥功率的恒定輸出，以保證激光驅(qū)鳥器具有良好的長期驅(qū)鳥效果，并保證鳥眼和人眼安全。
[0033]光電控制系統(tǒng)16實時控制豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12，實現(xiàn)超寬光譜激光在豎直方向的掃描，其掃描速度由豎直方向轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12控制。
[0034]光電控制系統(tǒng)16實時控制水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14，實現(xiàn)超寬光譜激光在水平方向的掃描，其掃描速度由水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14控制。[0035]光電控制系統(tǒng)16具有對豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11和水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13的非正常工作具有實時報警功能。光電控制系統(tǒng)16對激光器I的非正常工作具有實時報警功能。
[0036]遠程控制系統(tǒng)17對光電控制系統(tǒng)16進行實時遠程控制。遠程控制系統(tǒng)17對激光器1、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14和光電控制系統(tǒng)16的非正常工作具有實時報警功倉泛。
[0037]下面再以具體實施例說明本激光驅(qū)鳥器:
[0038]實施例一
[0039]本實施例中所使用的具體器件:
[0040]激光器I是全固態(tài)Nd:YV04/LB0532nm皮秒鎖模激光器，激光波長532nm，輸出功率為2W，脈沖寬度300ps。
[0041]光學稱合系統(tǒng)2為40 X顯微物鏡。
[0042]非線性光學材料3為零色散波長500nm的空氣孔隨機分布的光子晶體光纖,長度不大于200mm。
[0043]光學準直系統(tǒng)4為一個20 X顯微物鏡。
[0044]光學衰減器5為一個光學濾光片,其在532nm透射率不大于2%,而不包括532nm的300~750nm光譜范圍內(nèi)的 其它波長光的透射率大小99%。
[0045]光學分束鏡6為一個入射角45°的平行平面分束，在300~750nm光譜范圍內(nèi)激光的透射率和反射率P比值為2%〈p ( 5%。
[0046]光學聚焦系統(tǒng)7為一個凸透鏡，焦距為10mm，在300~750nm光譜范圍內(nèi)鍍光學增透膜，透射率為96%。
[0047]光學準直擴束鏡8為一個望遠鏡，焦距為1600mm，口徑為220mm，在300~750nm
光譜范圍內(nèi)鍍光學增透膜，透射率為90%。
[0048]反射鏡9為一個紫外石英玻璃平面鏡，直徑300mm，在300~750nm光譜范圍內(nèi)鍍光學增反膜，反射率為96%。
[0049]光學出射窗口 10為一個紫外石英玻璃平面鏡，在300~750nm光譜范圍內(nèi)鍍光學增透膜，透射率為96%。
[0050]豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11安裝在水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺上面，而光學反射鏡9和光學出射窗口 10安裝在豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺上面。
[0051]豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11為一個步進電機帶動的電動旋轉(zhuǎn)平臺，最大旋轉(zhuǎn)角度45°，轉(zhuǎn)動角度精度優(yōu)于0.02°，可作循環(huán)往復運動。
[0052]豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12，具有轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向自動控制功能，并具有遠程控制接口。
[0053]水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13為一個步進電機帶動的電動旋轉(zhuǎn)平臺，最大旋轉(zhuǎn)角度300°，掃射角度精度優(yōu)于0.02°，可作循環(huán)往復運動。
[0054]水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14，具有轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向自動控制功能，并具有遠程控制接口。
[0055]光電接收器15的響應(yīng)波長范圍為400~600nm，靈敏度10 μ W。[0056]光電控制系統(tǒng)16具有對激光器I工作電流、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14的控制功能和非正常報警功能。
[0057]遠程控制系統(tǒng)17為一臺計算機，對光電控制系統(tǒng)進行遠程控制。
[0058]本發(fā)明使用的激光器輸出IW時，光子晶體光纖產(chǎn)生的300~750nm超寬光譜激光的功率為190mW，光學準直擴束系統(tǒng)出射的激光光斑為一個圓形光斑，直徑為150mm，激光發(fā)散角15 μ rad，激光功率密度小于1.82mW/cm2，滿足人眼安全和鳥眼安全標準；豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺水平帶動反射鏡9向下掃描20°，掃射角度精度優(yōu)于0.02°。此發(fā)明的激光驅(qū)鳥器非常適于機場驅(qū)鳥應(yīng)用。
[0059]實施例二
[0060]本實施例中所使用的具體器件:
[0061]激光器I為摻Y(jié)b3+光子晶體光纖皮秒鎖模激光器,激光波長1030nm,輸出功率為1W，脈沖寬度300ps。
[0062]光學稱合系統(tǒng)2為40X顯微物鏡。
[0063]非線性光學材料3為零色散波長550nm和1053nm的雙零色散波長的光子晶體光纖，長度不大于200mm。
[0064]光學準直系統(tǒng)4為一個20 X顯微物鏡。
[0065]光學衰減器5為一個光學濾光片，其在800nm~1030nm鍍光學增反膜，透射率不大于1%，300~750nm鍍光學增透膜，透射率大小96%。
[0066]光學分束鏡6為一個入射角45°的平行平面分束，在300~750nm光譜范圍內(nèi)激光的透射率和反射率P比值為2%〈p ( 5%。
[0067]光學聚焦系統(tǒng)7為一個凸透鏡，焦距為10mm，在300~750nm光譜范圍內(nèi)鍍光學增透膜，透射率為96%。
[0068]光學準直擴束鏡8為一個望遠鏡，焦距為1600mm，口徑為100mm，在300~750nm
光譜范圍內(nèi)鍍光學增透膜，透射率為90%。
[0069]反射鏡9為一個紫外石英玻璃做好的平面鏡，直徑300mm，在300~750nm光譜范圍內(nèi)鍍光學增反膜，反射率為96%。
[0070]光學出射窗口 10為一個紫外石英玻璃做成的平面鏡，在300~750nm光譜范圍內(nèi)鍍光學增透膜，透射 率為96%。
[0071]水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13安裝在豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11上面，而光學反射鏡9和光學出射窗口 10安裝在水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13上面。
[0072]豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺11為一個步進電機帶動的電動旋轉(zhuǎn)平臺，最大旋轉(zhuǎn)角度45°，轉(zhuǎn)動角度精度優(yōu)于0.02°，作往復掃描。
[0073]豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12，具有轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向自動控制功能，并具有遠程控制接口。
[0074]水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺13為一個步進電機帶動的電動旋轉(zhuǎn)平臺，最大旋轉(zhuǎn)角度360°，掃射角度精度優(yōu)于0.02°，作圓周掃描。
[0075]水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14，具有轉(zhuǎn)動速度和轉(zhuǎn)動方向自動控制功能，并具有遠程控制接口。
[0076]光電接收器15的響應(yīng)波長范圍為300~700nm，靈敏度10 μ W。[0077]光電控制系統(tǒng)16具有對激光器I的工作電流、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源12、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源14的控制功能和非正常報警功能。
[0078]遠程控制系統(tǒng)17為一臺計算機，對光電控制系統(tǒng)進行遠程控制。
[0079]本發(fā)明使用的激光器輸出IW時，光子晶體光纖產(chǎn)生的300~750nm超寬光譜激光的功率為50mW，光學準直擴束系統(tǒng)出射的激光光斑為圓形光斑，直徑為90mm，激光發(fā)散角17 μ rad，激光功率密度小于1.82mW/cm2，滿足人眼安全和鳥眼安全標準；豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺水平帶動反射鏡9水平方向向上掃描30°，掃射角度精度優(yōu)于0.02°，往復掃描。此激光驅(qū)鳥器適用于機場、果園`、林場、水產(chǎn)養(yǎng)殖場、發(fā)電場等場所的驅(qū)鳥應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.超寬光譜激光驅(qū)鳥器，包括激光器(I)、光學稱合系統(tǒng)(2)、非線性光學材料(3)、光學準直系統(tǒng)(4)、光學衰減器(5)、光學分束鏡(6)、光學聚焦系統(tǒng)(7)、光學準直擴束系統(tǒng)(8)、光學反射鏡(9)、光學出射窗口(10),其特征在于:激光器(I)放置在最前面，光學I禹合系統(tǒng)(2)、非線性光學材料(3)、光學準直系統(tǒng)(4)、光學衰減器(5)和光學分束鏡(6)從前至后依次放置在激光器(I)輸出激光的光路中；光學分束鏡(6)將超寬光譜激光分為兩束，其中，超寬光譜激光功率大的一束入射到光學聚焦系統(tǒng)(7);光學準直擴束系統(tǒng)(8)、光學反射鏡(9)和光學出射窗口(10)從前至后依次放置在光學聚焦系統(tǒng)(7)的出射光路中,光學出射窗口(10)最后將超寬光譜激光射出；其中: a.非線性光學材料(3)為固態(tài)或液態(tài)或氣態(tài)或固態(tài)與液態(tài)混合或固態(tài)與氣態(tài)混合或液態(tài)與氣態(tài)混合或固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)混合； b.激光器(I)為鎖模運轉(zhuǎn)或調(diào)Q運轉(zhuǎn)或自由脈沖運轉(zhuǎn)或連續(xù)運轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于:非線性光學材料(3)同時產(chǎn)生包括200~2000nm光譜范圍的超寬光譜激光，同時將300~750nm或其中的部分光譜范圍的超寬光譜激光用于驅(qū)鳥。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于:激光器(I)輸出的激光作為非線性光學材料(3)的泵浦激光，其波長可以在300~750nm范圍內(nèi)或此光譜范圍之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于:所述的光電接收器(15)放置在光學分束鏡(6)分出的超寬光譜激光功率小的一束光路中，光電接收器(15)響應(yīng)波長可以是300~750nm整個光譜范圍或其中某一部分光譜范圍或其中單一波長，實時監(jiān)測超寬光譜激光的功率或強度，并將監(jiān)測信號傳輸?shù)焦怆娍刂葡到y(tǒng)(16)。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于:光電控制系統(tǒng)(16)與光學分束鏡(6)，光電接收器(15)和激光器(I)組成超寬光譜光輸出功率的實時監(jiān)控系統(tǒng)；根據(jù)監(jiān)測到超寬光譜激光功率或強度，實時調(diào)整激光器的工作電流，避免驅(qū)鳥器長期工作情況下超寬光譜激光功率的降低，以保證激光驅(qū)鳥器具有良好的長期驅(qū)鳥效果。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于:光學耦合系統(tǒng)(2)由透鏡或透鏡組組成，或由反射鏡或反射鏡組組成，或由透鏡與反射鏡組合而成，或由透鏡組與反射鏡組組合而成，或由透鏡組與棱鏡組組合而成，或由反射鏡組與棱鏡組組合而成，或由透鏡組、反射鏡組和棱鏡組組合而成；根據(jù)非線性光學材料(3)的結(jié)構(gòu)特點，光學耦合系統(tǒng)(2)將激光器(I)輸出的泵浦激光光斑整成圓形或橢圓形或條形，從而有效地將泵浦激光聚焦到非線性光學材料(3)之中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、3或5所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于: 1)光電控制系統(tǒng)(16)實時控制豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源(12)，實現(xiàn)超寬光譜激光在豎直方向的掃描，其掃描速度由豎直方向轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源(12)控制； 2)光電控制系統(tǒng)(16)實時控制水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源(14)，實現(xiàn)超寬光譜激光在水平方向的掃描，其掃描速度由水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源(14)控制； 3)光電控制系統(tǒng)(16)具有對豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺(11)和水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺(13)的非正常工作具有實時報警功能；光電控制系統(tǒng)(16)對激光器(I)的非正常工作具有實時報警功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3、5或7所述的超寬光譜激光驅(qū)鳥器，其特征在于:遠程控制系統(tǒng)(17)對光電控制系統(tǒng)(16)進行實時遠程控制；遠程控制系統(tǒng)(17)對激光器(I)、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺(11)、豎直方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源(12)、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺(13)、水平方向機械轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動源(14)和光·電控制系統(tǒng)(16)的非正常工作具有實時報警功能。
【文檔編號】A01M29/10GK103814885SQ201410046692
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】鄭義, 彭繼迎, 蘇鑫楊, 鄭凱, 蔣文麗, 韓冰, 袁瑞霞, 楊慧, 務(wù)益杰 申請人:北京交通大學