[发明专利]多波段半导体激光水下探测/照明装置

说明书

技术领域

本发明属于水下探测和照明技术领域。多波段半导体激光水下探测/照明装置，采用在水下透射系数最高的480-532nm的蓝绿半导体激光作为探测/照明光源，有助于提高对水下目标的观察距离或探测能力。利用半导体激光器的电光转换效率高、体积小和重量轻等独特优势，能够更好地适应水下无人小平台的使用要求。该装置可独立使用，也可与LED和卤素照明灯或532nm固体激光器配合使用，作为现有水下照明设备的一种辅助照明增程手段。

背景技术

水下基本是一个全黑世界，除声波可在水里传播以外，480-532nm的光波也是一个宝贵的水下传输窗口。过去几十年间，为弥补声波探测在成像和定位精度方面的不足，相继发展了卤素强光灯、LED灯和532nm固体蓝绿激光等水下光源，为实现人眼直接观察、CCD摄影成像和近程目标探测提供了几种照明/探测光源。

近年来，随着小型水下航行器的迅速发展与广泛使用，对具有更高电光转换效率和适应多样化水质的新型照明光源提出了迫切需求。在此形势下，上述传统水下光源也开始面临诸多挑战。如

1、目前水下常用的百瓦级LED灯的水下照明距离太近，通常不超过5-8米。其原因主要在于：卤素强光灯和LED灯均为可见光-近红外的寛光谱光源，能在水下有效传输的光谱能量实际不足整个光谱能量的20％，故灯能量的利用率很低。如果依靠提高光源的发射功率来进一步增加水下的作用距离，显然将大幅增加对水下平台的供电压力，也不适合小型水下航行器使用。

2、现有的532nm固体蓝绿激光器自身存在一些技术弱点，非水下最佳光源。原因，一则532nm激光是由高峰值功率1064nm固体激光器二倍频获得，该类激光器自身的光电转换效率通常不超过百分之几，若再加上倍频效率(最高不过60％)，故532nm绿光的总电光转换效率太低，不利于水下平台使用；二则，该波段虽位于水下透射波段，但接近上限，并非为不同海域的最佳透射波长；三则水下观察/摄影用ICCD探测器原本为宽光谱接收器件，但因照明激光波长单一，所以也难发挥接收器件的宽谱响应特点。

若与上述光源相比，本发明所提出的多波段半导体激光水下探测/照明装置，由480-532nm波段内的多支半导体激光器作光源，技术优势明显，如

1、480-532nm波段内的半导体激光器的发射能量全部位于水下透射波段范围，且可根据工作水质与目标反射特征的需要，从中选择最佳激光波长，由此较卤素强光灯和LED灯在水下的实际有用光谱能量利用率更高。

2、半导体激光器的电光转换效率是目前各类激光器中电光转换效率最高者，通常为20-50％，故较532nm固体蓝绿激光器对承载平台的体积、重量和供电压力更小。

3、半导体激光器可很方便地实现准连续与脉冲工作方式的切换，更容易满足多样式工作需求。

由上可见，本发明具有较高的实际应用价值，容易推广使用。

发明内容

本发明的目的是为有效提高对水下目标的观察距离或图像观察清晰度，提供一种新的发展思路与技术途径。