一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，包括泵浦源和諧振腔，所述諧振腔包括后腔鏡、固體激光介質(zhì)、偏振器、第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)；所述激光經(jīng)偏振器后分為水平偏振方向和豎直偏振方向射出，在所述水平偏振方向設(shè)置有第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)；在所述垂直偏振方向設(shè)置有二分之一波片和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)。該激光器兩個(gè)波長(zhǎng)可以獨(dú)立的調(diào)諧，并且具有高功率、高能量、調(diào)諧范圍大、激光輸出方向不隨波長(zhǎng)改變等優(yōu)點(diǎn)，性能穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】—種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器及其應(yīng)用，屬于激光器的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于在激光測(cè)距、全息干涉測(cè)量、激光醫(yī)療和非線性頻率變換等領(lǐng)域受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，雙波長(zhǎng)激光器的已成為研究的熱點(diǎn)。另一方面，很多應(yīng)用對(duì)雙波長(zhǎng)激光器的性能提出了特殊的要求。特別是光譜測(cè)量、光學(xué)傳感和可調(diào)諧的太赫茲源等領(lǐng)域，要求雙波長(zhǎng)激光器的兩個(gè)激光能夠在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)諧。例如，波長(zhǎng)相近的兩個(gè)激光進(jìn)行差頻是產(chǎn)生太赫茲波的有效方法。為了產(chǎn)生能覆蓋0.3THZ-3THZ范圍的可調(diào)諧太赫茲波，進(jìn)行差頻的兩個(gè)激光必須分別在十幾納米的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)諧。產(chǎn)生雙波長(zhǎng)的方法很多，比如通過(guò)對(duì)腔鏡的鍍膜來(lái)平衡不同波長(zhǎng)的增益與損耗，從而實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)同時(shí)輸出。光柵作為波長(zhǎng)選擇元件，在固體激光器、半導(dǎo)體激光器和光纖激光器中均有應(yīng)用，且實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行波長(zhǎng)在較大范圍內(nèi)的調(diào)諧。
[0003]有研究者提出了利用光柵來(lái)獲得雙波長(zhǎng)激光輸出的方法，也有文獻(xiàn)報(bào)道了光柵應(yīng)用于摻鐿光纖激光器獲得雙波長(zhǎng)可調(diào)諧輸出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該方法實(shí)現(xiàn)了可調(diào)諧雙波長(zhǎng)激光輸出，但輸出的激光為隨機(jī)偏振光，大大限制了其應(yīng)用。由于采用的光柵為利特羅結(jié)構(gòu)，力口上光纖本身的限制，該方法不適用于大能量激光運(yùn)行。另外，利特羅光柵結(jié)構(gòu)作為調(diào)諧元件有其固有的缺點(diǎn)，比如，如果作為激光諧振腔的輸出端，則輸出激光的方向會(huì)隨調(diào)諧波長(zhǎng)的不同而改變，應(yīng)用極不方便；而如果作為激光器諧振腔的全反端使用，激光泵浦方式則受到限制。因此，人們需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)諧方便、適用范圍廣泛且輸出效果好的可調(diào)諧雙波長(zhǎng)激光器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器。本發(fā)明利用兩個(gè)利特曼光柵結(jié)構(gòu)作為諧振腔端面反射器件，通過(guò)巧妙的腔型設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)激光同時(shí)輸出，并且兩路激光的波長(zhǎng)能夠分別獨(dú)立地調(diào)諧。另外，由于加入偏振選擇元件，輸出的雙路激光具有不同偏振方向，大大增加了其應(yīng)用范圍。該激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)諧方便且適用于高功率大能量運(yùn)行。
[0005]本發(fā)明還提供一種上述雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器的工作方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，包括泵浦源和諧振腔，所述諧振腔包括后腔鏡、固體激光介質(zhì)、偏振器、第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)；
[0008]發(fā)出激光的固體激光介質(zhì)、沿激光射出方向依次設(shè)置的偏振器；所述激光經(jīng)偏振器后分為水平偏振方向和豎直偏振方向射出，在所述水平偏振方向設(shè)置有第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)；在所述垂直偏振方向設(shè)置有第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)；
[0009]所述第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)包括第一閃耀光柵和第一調(diào)諧鏡:經(jīng)所述偏振器水平偏振射出的水平偏振光經(jīng)第一閃耀光柵衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第一調(diào)諧鏡反射回諧振腔，形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出；
[0010]在所述偏振器與第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有二分之一波片；所述第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)包括第二閃耀光柵、第二調(diào)諧鏡；經(jīng)所述偏振器垂直偏振射出的垂直偏振光經(jīng)二分之一波片改變偏振方向，經(jīng)第二閃耀光柵衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第二調(diào)諧鏡反射回諧振腔，形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出。
[0011]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述水平偏振光在所述第一閃耀光柵上的入射角范圍是60-89.9° ;所述豎直偏振光在所述第二閃耀光柵上的入射角范圍是60° — 89.9°。
[0012]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一閃耀光柵和第二閃耀光柵均為金屬鍍膜的鋸齒形閃耀光柵，刻線范圍均為900線/mm —1800線/_，一級(jí)衍射效率均為10%—98% ；
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一調(diào)諧鏡和第二調(diào)諧鏡均為鍍膜平面鏡，所述的鍍膜為對(duì)激光的反射率大于99%的增反膜。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述固體激光介質(zhì)為寬譜激光增益介質(zhì)，其熒光線寬，即半峰全寬> 5納米；所述固體激光介質(zhì)根據(jù)工作波長(zhǎng)不同，兩個(gè)通光面上都鍍有對(duì)泵浦光和激光的透過(guò)率大于99%的增透膜。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述固體激光介質(zhì)所摻雜的激活離子:釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)、銩(Tm)、欽(Ho)、鉻(Cr)、鈷(Co)和鈦(Ti)中的一種或幾種；所述激活離子的摻雜濃度為 0.05at.%— 1at.%。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述泵浦源是半導(dǎo)體激光器或閃光燈泵浦系統(tǒng)；泵浦方式是端面泵浦或側(cè)面泵浦。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述激光諧振腔后腔鏡的光入射面鍍以對(duì)泵浦光的高透膜，在光出射面鍍以激光的高反膜，反射率大于99% ;所述后腔鏡為平平鏡、平凹鏡或平凸鏡；
[0018]所述偏振器為體偏振器或偏振片，所述偏振器對(duì)水平偏振光高透，垂直偏振光高反；
[0019]所述二分之一波片兩面均鍍有對(duì)激光的透過(guò)率大于99%的增透膜。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述后腔鏡和固體激光介質(zhì)之間還設(shè)置有調(diào)Q裝置；所述調(diào)Q裝置為電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置或可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置。所述聲光調(diào)Q裝置由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的兩端面均鍍有透過(guò)率大于99%的增透膜；調(diào)制頻率為IHz -1OOKHz，通過(guò)輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開(kāi)關(guān)作用；電光調(diào)Q裝置由電光晶體和驅(qū)動(dòng)電源組成，利用晶體的電光效應(yīng)，對(duì)通過(guò)其中的激光的相位產(chǎn)生調(diào)制，進(jìn)而改變偏振態(tài)，完成開(kāi)、關(guān)門過(guò)程，調(diào)制頻率為IHz -1OOkHz ;可飽和吸收體是利用材料的激發(fā)、躍遷特性，受激吸收時(shí)關(guān)門、向下躍遷時(shí)開(kāi)門，以此完成對(duì)激光的開(kāi)、關(guān)門控制，調(diào)制頻率為IHz -1OOkHz0
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述后腔鏡的前部設(shè)置有激光二級(jí)管LD和光纖耦合系統(tǒng)。
[0022]一種上述雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器的工作方法:
[0023]該激光器利用偏振器將一個(gè)固體激光介質(zhì)產(chǎn)生的激光分為互相獨(dú)立振蕩的水平偏振光和垂直偏振光兩束激光；
[0024]再分別由第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行調(diào)諧輸出；由于采用的固體激光介質(zhì)具有寬光譜特性，因此兩路激光分別能夠在波長(zhǎng)范圍10 — 10nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行調(diào)諧；
[0025]所述第一閃耀光柵對(duì)P偏振態(tài)，即，對(duì)水平偏振的激光一級(jí)衍射效率最高，而對(duì)s偏振態(tài)，即，對(duì)豎直偏振的激光一級(jí)衍射效率最低；其它偏振介于最高與最低中間；
[0026]在豎直偏振態(tài)的光路的第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)與偏振器之間加入一片二分之一波片:通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)二分之一波片，改變這一路激光的偏振方向，平衡兩路激光的輸出能量和時(shí)間同步性。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0028]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新的雙光柵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器。該激光器兩個(gè)波長(zhǎng)可以獨(dú)立的調(diào)諧，并且具有高功率、高能量、調(diào)諧范圍大、激光輸出方向不隨波長(zhǎng)改變等優(yōu)點(diǎn)，性能穩(wěn)定。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為閃光燈泵浦NchGlass自由運(yùn)轉(zhuǎn)雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為閃光燈泵浦NchGlass電光調(diào)Q雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為實(shí)施例1的輸出光譜圖；
[0032]圖4為實(shí)施例1兩路激光的脈沖能量和對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)；
[0033]圖5為實(shí)施例1的兩路激光的脈沖的時(shí)間同步性；
[0034]圖6為二極管端面泵浦NchGlass連續(xù)雙波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的光路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]在圖1-6中:1.激光諧振腔后腔鏡；2.閃光燈泵浦系統(tǒng)；3.固體激光介質(zhì)；4.偏振器；5.第一閃耀光柵；6.第一調(diào)諧鏡；7.第二閃耀光柵；8.第二調(diào)諧鏡；9.二分之一波片；10、電光調(diào)Q晶體；11、激光二級(jí)管LD ; 12、光纖稱合系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0037]實(shí)施例1、
[0038]如圖6所示。
[0039]一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，包括泵浦源和諧振腔，所述諧振腔包括后腔鏡1、固體激光介質(zhì)3、偏振器4、第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)；
[0040]發(fā)出激光的固體激光介質(zhì)3、沿激光射出方向依次設(shè)置的偏振器4 ;所述激光經(jīng)偏振器4后分為水平偏振方向和豎直偏振方向射出，在所述水平偏振方向設(shè)置有第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)；在所述垂直偏振方向設(shè)置有第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)；
[0041]所述第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)包括第一閃耀光柵5和第一調(diào)諧鏡6:經(jīng)所述偏振器4水平偏振射出的水平偏振光經(jīng)第一閃耀光柵5衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第一調(diào)諧鏡6反射回諧振腔，形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出；
[0042]在所述偏振器4與第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有二分之一波片；所述第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)包括第二閃耀光柵7、第二調(diào)諧鏡8 ;經(jīng)所述偏振器4垂直偏振射出的垂直偏振光經(jīng)二分之一波片改變偏振方向，經(jīng)第二閃耀光柵7衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第二調(diào)諧鏡8反射回諧振腔，形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出。
[0043]所述水平偏振光在所述第一閃耀光柵5上的入射角范圍是60° — 89.9° ;所述豎直偏振光在所述第二閃耀光柵7上的入射角范圍是60° — 89.9°。
[0044]所述第一閃耀光柵5和第二閃耀光柵7均為金屬鍍膜的鋸齒形閃耀光柵,刻線范圍均為900線/mm —1800線/_，一級(jí)衍射效率均為10%—98% ；
[0045]所述第一調(diào)諧鏡6和第二調(diào)諧鏡8均為鍍膜平面鏡，所述的鍍膜為對(duì)激光的反射率大于99%的增反膜。
[0046]所述固體激光介質(zhì)3為寬譜激光增益介質(zhì)，其熒光線寬，即半峰全寬> 5納米；所述固體激光介質(zhì)3根據(jù)工作波長(zhǎng)不同，兩個(gè)通光面上都鍍有對(duì)泵浦光和激光的透過(guò)率大于99%的增透膜。
[0047]所述固體激光介質(zhì)3所摻雜的激活離子:釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)、銩(Tm)、欽(Ho)、鉻(Cr)、鈷(Co)和鈦(Ti)中的一種或幾種；所述激活離子的摻雜濃度為
0.05at.%一1at.%。
[0048]在所述后腔鏡I的前部設(shè)置有激光二級(jí)管LD和光纖耦合系統(tǒng)。
[0049]所述激光諧振腔后腔鏡I的光入射面鍍以對(duì)泵浦光的高透膜，在光出射面鍍以激光的高反膜，反射率大于99% ;所述后腔鏡為平平鏡、平凹鏡或平凸鏡；
[0050]所述偏振器4為體偏振器或偏振片，所述偏振器對(duì)水平偏振光高透，垂直偏振光聞反;
[0051]所述二分之一波片兩面均鍍有對(duì)激光的透過(guò)率大于99%的增透膜。
[0052]在本實(shí)施例中，所述的固體激光介質(zhì)4為Nd:Glass，尺寸為Φ4mmX25mm，其摻雜濃度為3.5-at.%，兩個(gè)端面均鍍有808nm及100nm — I 10nm波長(zhǎng)的增透膜(透過(guò)率大于99.8% )。
[0053]所述第一閃耀光柵5和第二閃耀光柵7為金屬鍍膜的鋸齒形閃耀光柵,刻線為1050線/mm，激光入射角為66度。
[0054]所述第一調(diào)諧鏡6和第二調(diào)諧鏡8為平面鏡，鍍有對(duì)1000_1300nm波長(zhǎng)的高反膜(反射率大于99.8% )。
[0055]所述偏振器4是體偏振器，鍍有100nm — IlOOnm波段的高透膜(透過(guò)率大于99.8% )，對(duì)水平偏振光高透，豎直偏振光高反。
[0056]所述λ /2片10鍍有100nm — IlOOnm波段的高透膜(透過(guò)率大于99.8% )。
[0057]所述的激光諧振腔后腔鏡I為平鏡，鍍有對(duì)808nm的高透膜，透過(guò)率大于99%，和100nm 一 IlOOnm波段的高反膜，反射率大于99%。
[0058]所述的激光二極管LDl端面泵系統(tǒng)是由波長(zhǎng)為808nm附近的LD端面泵浦源(最高功率25W)及相應(yīng)的光纖耦合系統(tǒng)12 (纖芯直徑600微米，數(shù)值孔徑0.22，1: 1.5成像)組成。
[0059]工作流程:LD1發(fā)出808nm的泵浦光經(jīng)光纖耦合系統(tǒng)12進(jìn)入固體激光介質(zhì)NdiGlass 3，所產(chǎn)生的激光經(jīng)過(guò)偏振器4分為水平偏振光和豎直偏振光兩路。第一和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)分別作為兩路激光的調(diào)諧和輸出。經(jīng)偏振器4后產(chǎn)生的水平偏振光經(jīng)第一閃耀光柵5衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第一調(diào)諧鏡6反射回諧振腔形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出；經(jīng)偏振器4后產(chǎn)生的豎直偏振光經(jīng)λ /2片9改變偏振方向，經(jīng)第二閃耀光柵7衍射,一級(jí)衍射光經(jīng)第二調(diào)諧鏡8反射回諧振腔形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出。分別轉(zhuǎn)動(dòng)第一調(diào)諧鏡6和第二調(diào)諧鏡8，可以使兩路激光同時(shí)獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)諧輸出。
[0060]實(shí)施例2、
[0061]如圖1所示。
[0062]如實(shí)施例1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其區(qū)別在于，所述泵浦源是閃光燈泵浦系統(tǒng)；泵浦方式是側(cè)面泵浦。
[0063]實(shí)施例3、
[0064]如圖2所示。
[0065]如實(shí)施例2所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其區(qū)別在于，所述后腔鏡I和固體激光介質(zhì)3之間還設(shè)置有調(diào)Q裝置；所述調(diào)Q裝置為電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置或可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置。所述聲光調(diào)Q裝置由射頻輸入裝置和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的兩端面均鍍有透過(guò)率大于99%的增透膜；調(diào)制頻率為IHz -1OOKHz，通過(guò)輸入射頻波改變調(diào)Q晶體的密度，來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性改變激光諧振腔閾值的目的，起到調(diào)Q開(kāi)關(guān)作用；電光調(diào)Q裝置由電光晶體和驅(qū)動(dòng)電源組成，利用晶體的電光效應(yīng)，對(duì)通過(guò)其中的激光的相位產(chǎn)生調(diào)制，進(jìn)而改變偏振態(tài)，完成開(kāi)、關(guān)門過(guò)程，調(diào)制頻率為IHz — 10kHz ;可飽和吸收體是利用材料的激發(fā)、躍遷特性，受激吸收時(shí)關(guān)門、向下躍遷時(shí)開(kāi)門，以此完成對(duì)激光的開(kāi)、關(guān)門控制，調(diào)制頻率為IHz -1OOkHz。
[0066]所述的固體激光介質(zhì)4為Nd:Glass，尺寸為Φ 6mmX 13mm，其摻雜濃度為
3.5-at.%，兩個(gè)端面均鍍有100nm — IlOOnm波長(zhǎng)的增透膜(透過(guò)率大于99.8% )。
[0067]所述第一閃耀光柵5和第二閃耀光柵7為金屬鍍膜的鋸齒形閃耀光柵,刻線為1050線/mm，激光入射角為66度。
[0068]所述第一調(diào)諧鏡6和第二調(diào)諧鏡8為平面鏡，鍍有對(duì)1000_1300nm波長(zhǎng)的高反膜(反射率大于99.8% )。
[0069]所述激光諧振腔后腔鏡I為平鏡，鍍有100nm — IlOOnm波段的高反膜(反射率大于 99.8% )。
[0070]所述偏振器4是體偏振器，鍍有100nm — IlOOnm波段的高透膜(透過(guò)率大于99.8% )，對(duì)水平偏振光高透，豎直偏振光高反。
[0071]所述λ /2片9鍍有100nm — IlOOnm波段的高透膜(透過(guò)率大于99.8% )。
[0072]所述的電光調(diào)Q裝置10由高壓電源和調(diào)Q晶體組成，調(diào)Q晶體的長(zhǎng)度為40mm，兩端面均鍍有對(duì)100nm — IlOOnm波長(zhǎng)的增透膜(透過(guò)率大于99.8% );調(diào)制頻率為IHz。
[0073]在調(diào)Q狀態(tài)下，每一路激光的波長(zhǎng)都可以獨(dú)立的進(jìn)行調(diào)諧。對(duì)于水平偏振光這一路，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)第一調(diào)諧鏡6,可以得到調(diào)諧波長(zhǎng)范圍是1050.1-1061.6nm ;對(duì)于豎直偏振光這一路，當(dāng)λ /2片9的快軸豎直時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)第二調(diào)諧鏡8，可以得到調(diào)諧波長(zhǎng)范圍是1050.5-1060.2nm。兩路激光同時(shí)振蕩時(shí)，可以輸出雙波長(zhǎng)可調(diào)諧的兩路激光。調(diào)諧光譜圖如圖3所示，將水平偏振這一路激光的波長(zhǎng)固定在1059.7nm，得到豎直偏振光在1051.5-1057.5nm范圍內(nèi)的調(diào)諧。在豎直偏振光調(diào)諧過(guò)程中，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)λ /2片9，可以改變這一路激光的偏振方向，從而調(diào)節(jié)這一路諧振腔的損耗，從而平衡兩路激光的輸出能量和時(shí)間同步性。圖4所示為調(diào)諧范圍及對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的能量?？梢园l(fā)現(xiàn)，在波長(zhǎng)調(diào)諧過(guò)程中，水平偏振光和豎直偏振光的能量都維持在3mJ到4mJ之間，并且能量變化比較平穩(wěn)。這在實(shí)際應(yīng)用中可以充分發(fā)揮各波長(zhǎng)的作用，不會(huì)出現(xiàn)某個(gè)波長(zhǎng)因能量過(guò)低不能使用的問(wèn)題。圖5所示為兩路激光脈沖在時(shí)間上同步。
[0074]實(shí)施例4、
[0075]—種如實(shí)施例1-3所述雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器的工作方法:
[0076]該激光器利用偏振器4將一個(gè)固體激光介質(zhì)3產(chǎn)生的激光分為互相獨(dú)立振蕩的水平偏振光和垂直偏振光兩束激光；
[0077]再分別由第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行調(diào)諧輸出；由于采用的固體激光介質(zhì)3具有寬光譜特性，因此兩路激光分別能夠在波長(zhǎng)范圍10 — 10nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行調(diào)諧；
[0078]所述第一閃耀光柵5對(duì)P偏振態(tài)，即，對(duì)水平偏振的激光一級(jí)衍射效率最高，而對(duì)s偏振態(tài)，即，對(duì)豎直偏振的激光一級(jí)衍射效率最低；其它偏振介于最高與最低中間；
[0079]在豎直偏振態(tài)的光路的第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)與偏振器之間加入一片二分之一波片9:通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)二分之一波片9，改變這一路激光的偏振方向，平衡兩路激光的輸出能量和時(shí)間同步性。
【權(quán)利要求】
1.一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，該激光器包括泵浦源和諧振腔，所述諧振腔包括后腔鏡、固體激光介質(zhì)、偏振器、第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)； 發(fā)出激光的固體激光介質(zhì)、沿激光射出方向依次設(shè)置的偏振器；所述激光經(jīng)偏振器后分為水平偏振方向和豎直偏振方向射出，在所述水平偏振方向設(shè)置有第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)；在所述垂直偏振方向設(shè)置有第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)； 所述第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)包括第一閃耀光柵和第一調(diào)諧鏡:經(jīng)所述偏振器水平偏振射出的水平偏振光經(jīng)第一閃耀光柵衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第一調(diào)諧鏡反射回諧振腔，形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出； 在所述偏振器與第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有二分之一波片；所述第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)包括第二閃耀光柵、第二調(diào)諧鏡；經(jīng)所述偏振器垂直偏振射出的垂直偏振光經(jīng)二分之一波片改變偏振方向，經(jīng)第二閃耀光柵衍射，一級(jí)衍射光經(jīng)第二調(diào)諧鏡反射回諧振腔，形成振蕩，零級(jí)衍射光輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述水平偏振光在所述第一閃耀光柵上的入射角范圍是60-89.9° ;所述豎直偏振光在所述第二閃耀光柵上的入射角范圍是60° — 89.9°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述第一閃耀光柵和第二閃耀光柵均為金屬鍍膜的鋸齒形閃耀光柵，刻線范圍均為900線/mm—1800線/mm，一級(jí)衍射效率均為10%—98%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述第一調(diào)諧鏡和第二調(diào)諧鏡均為鍍膜平面鏡，所述的鍍膜為對(duì)激光的反射率大于99%的增反膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述固體激光介質(zhì)為寬譜激光增益介質(zhì)，其熒光線寬，即半峰全寬> 5納米；所述固體激光介質(zhì)根據(jù)工作波長(zhǎng)不同，兩個(gè)通光面上都鍍有對(duì)泵浦光和激光的透過(guò)率大于99 %的增透膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述固體激光介質(zhì)所摻雜的激活離子:釹、鐿、鉺、銩、欽、鉻、鈷和鈦中的一種或幾種；所述激活離子的摻雜濃度為 0.05at.%— 1at.%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述泵浦源是半導(dǎo)體激光器或閃光燈泵浦系統(tǒng)；泵浦方式是端面泵浦或側(cè)面泵浦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述激光諧振腔后腔鏡的光入射面鍍以對(duì)泵浦光的高透膜，在光出射面鍍以激光的高反膜，反射率大于99% ;所述后腔鏡為平平鏡、平凹鏡或平凸鏡；所述偏振器為體偏振器或偏振片，所述偏振器對(duì)水平偏振光高透，垂直偏振光高反；所述二分之一波片兩面均鍍有對(duì)激光的透過(guò)率大于99%的增透膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器，其特征在于，所述后腔鏡和固體激光介質(zhì)之間還設(shè)置有調(diào)Q裝置；所述調(diào)Q裝置為電光調(diào)Q裝置、聲光調(diào)Q裝置或可飽和吸收體被動(dòng)調(diào)Q裝置；在所述后腔鏡的前部設(shè)置有激光二級(jí)管LD和光纖耦合系統(tǒng)。
10.一種如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述雙波長(zhǎng)可調(diào)諧固體激光器的工作方法: 該激光器利用偏振器將一個(gè)固體激光介質(zhì)產(chǎn)生的激光分為互相獨(dú)立振蕩的水平偏振光和垂直偏振光兩束激光； 再分別由第一利特曼光柵結(jié)構(gòu)和第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行調(diào)諧輸出；由于采用的固體激光介質(zhì)具有寬光譜特性，因此兩路激光分別能夠在波長(zhǎng)范圍10 — 10nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行調(diào)諧； 所述第一閃耀光柵對(duì)P偏振態(tài)，即，對(duì)水平偏振的激光一級(jí)衍射效率最高，而對(duì)s偏振態(tài)，即，對(duì)豎直偏振的激光一級(jí)衍射效率最低；其它偏振介于最高與最低中間； 在豎直偏振態(tài)的光路的第二利特曼光柵結(jié)構(gòu)與偏振器之間加入一片二分之一波片:通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)二分之一波片，改變這一路激光的偏振方向，平衡兩路激光的輸出能量和時(shí)間同步性。
【文檔編號(hào)】H01S3/16GK104201553SQ201410487712
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】劉兆軍, 張行愚, 叢振華, 門少杰, 張颯颯, 劉楊, 饒瀚 申請(qǐng)人:山東大學(xué)