本发明专利技术提出了一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，该装置包括：连续波激光器、频率稳定装置、光学谐振腔和光学斩波装置。其中：连续波激光器用于产生连续波激光，频率稳定装置用于稳定激光器的中心频率，光学谐振腔用于实现激光共振，使腔内光功率高于入射光功率，光学斩波装置用于将连续光斩波产生脉冲光，其能够使光束中大部分能量与原光束在空间上分离。本发明专利技术提出的装置能够在中心频率稳定的连续光基础上，实现脉冲峰值功率的放大，并且具有脉冲宽度在一定范围内可调，重复频率可调的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学装置领域，尤其涉及一种使用光学谐振腔增强的光脉冲产生方法。
技术介绍
在光与物质相互作用的实验中，如受激拉曼散射，四波混频等，通常要求激光有着稳定的中心频率，以实现激光与原子能级共振或稳定的失谐。同时为增加相互作用强度，尤其是对非线性光学过程而言，要求激光有尽可能高的功率密度。脉冲激光器使用锁模和调Q的方式来将能量汇集到较短的脉冲中以实现较高的能量汇聚。过短的脉冲宽度会使得频率展宽太大，从而导致能量利用率不高。而且脉冲激光的脉冲宽度不易调节，难以满足许多应用中需要不同带宽的激光脉冲序列。另外与连续光激光器相比，脉冲激光器没有有效的稳定中心频率的办法，难以满足某些应用的需求。与脉冲激光器相比，连续波激光可以通过外加参考腔的方式来稳定中心频率，所以大多要求中心频率稳定的应用都使用连续波激光斩波来得到所需的脉冲，但使用连续光就面临着功率不足的问题。如参考文献《Phys.Rev.A.93.032327(2016)》提到，在稀土掺杂晶体中实现原子频率梳的自旋波存储的实验中，为了实现宽带宽存储需要宽带、高能量脉冲，使用目前的连续光斩波方法，实现2MHz存储带宽使用了约600mW的激光功率。其存储带宽被有限的激光功率所限制，若要实现更高的存储带宽，则需要更高的脉冲峰值功率。一种由连续激光产生脉冲激光的方式称作腔倒空，如专利CN103594916A和US3577097，其方式是将激光器的增益介质置于腔内，在腔共振时，增益介质接受泵浦产生共振激光，在腔不共振时光束射出腔外。由于增益介质在频率上有较宽的增益范围，这种腔倒空方式会在腔内产生多个纵模，出射光也为多个频率光的叠加。同时由于腔长的相对不稳定，导致激光的频率也难以稳定，从而不能用于对频率稳定性要求高的应用。因此本专利技术提供了一种可以将中心频率稳定的连续光转换成脉冲光，同时增加峰值功率的方法，该方法输出中心频率稳定的光脉冲，峰值功率得到放大，并且脉冲宽度及重复频率可调。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提出一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，用于解决现有激光脉冲产生装置中心频率不稳定，脉冲峰值功率低，脉冲宽度不可调的问题。(二)技术方案基于上述问题，本专利技术提出一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置。该装置包括：连续波激光器、频率稳定装置、光学谐振腔和光学斩波装置。其中：连续波激光器用于产生连续波激光；频率稳定装置用于稳定激光器的中心频率；光学谐振腔用于对稳定了中心频率的连续波激光实现共振和功率放大；光学斩波装置位于光学谐振腔内，用于将连续波激光斩波产生脉冲光。上述频率稳定装置可以将连续波激光器的中心频率稳定在其参考腔的线宽以内。上述光学谐振腔光功率的放大倍数通过改变腔镜镀膜的反射率来调节。上述光学谐振腔可以为F-P腔、双凹腔等驻波腔、蝶形腔或其他环形行波腔。上述光学谐振腔使用实时反馈锁腔的方法实现共振，锁腔方法为PDH、边带锁腔方法或其他锁腔方法。上述光学斩波装置可接收电脉冲信号控制以实现开启或关闭。上述光学斩波装置可以是声光调制器或普克尔盒加上偏振分束器。(三)有益效果本专利技术提出的一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，可以在中心频率稳定的连续光基础上，实现脉冲峰值功率的放大，并且脉冲宽度和重复频率均可调。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的实验光路图；图2为通过图1所示光学装置和单次通过声光调制器的峰值功率对比图；图3为图1所示光学装置中输出的脉冲波形图；图4为图1所示光学装置中未加光学谐振腔时输出的脉冲波形图；图5为图1所示光学装置中重复频率对峰值功率平均值和平均功率计算值的影响曲线图；图6为图1所示光学装置中重复频率对峰值功率最大值和平均功率实测值的影响曲线图；图7为图1所示光学装置中声光调制器衍射效率调低情况下不同脉宽时输出的脉冲波形图。【附图标记说明】1-连续激光器； 2-激光器控制箱；3-锁腔模块； 4-部分反射镜；5-第一电光调制器； 6-第二电光调制器；7-参考腔； 8-第一光电探测器；9-第二光电探测器； 10-第一平面腔镜；11-第二平面腔镜； 12-压电陶瓷；13-第一平凹腔镜； 14-第二平凹腔镜；15-光学斩波装置； 16-全反射镜。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术中连续波激光器用于产生连续波激光，包括连续激光器和激光器控制箱，其中连续激光器的波长无限制，可为紫外光、可见光或红外光。本专利技术中频率稳定装置用于稳定激光器的中心频率，包括电光调制器、参考腔和光电探测器。其中，电光调制器用于产生激光边带，该边带用于产生误差信号；参考腔用于标定激光频率，激光的频率由参考腔腔长决定，参考腔的腔长足够稳定，可以保证激光频率的稳定；光电探测器用于将光信号转换为电信号并反馈给连续波激光器的激光器控制箱，激光器控制箱根据反馈来调整激光器内腔，以使得激光频率稳定的与参考腔共振，从而使激光中心频率得到稳定。本专利技术中光学谐振腔用于实现激光共振，使腔内光功率得到放大，通过改变腔镜镀膜的反射率可控制腔内光功率的放大倍数。光学谐振腔可为F-P腔、双凹腔等驻波腔，也可以为蝶形腔或环形腔等行波腔。光学谐振腔使用PDH、边带锁腔方法或其他锁腔方法实现共振。典型的PDH锁腔方法包括电光调制器、光电探测器、压电陶瓷和锁腔控制器，其中，电光调制器用于接收锁腔控制器的信号，在原激光基础上产生调制边带；光电探测器用于将光信号反馈给控制器；压电陶瓷用于改变腔长，通常光学腔的一个反射镜粘在压电陶瓷上，压电陶瓷接收到不同的电压信号后厚度相应改变，从而改变腔镜的位置以实现腔长的改变；锁腔控制器用于控制谐振腔实现稳定共振，锁腔控制器产生信号传递给电光调制器从而产生激光调制带边，并解调来自光电探测器的信号得到误差信号，再通过误差信号得到应施加在压电陶瓷上的电压，从而使腔长保持不变，实现稳定的共振。本专利技术中光学斩波装置用于将连续光斩波产生脉冲光，位于光学谐振腔内合适位置，以提高能量转移效率和开关速度。光学斩波装置可以为声光调制器或普克尔盒加偏振分束器。光学斩波装置由电脉冲信号控制开启和关闭。在斩波器关闭时，有着很高的透过率，激光入射到光学谐振腔内形成共振，光学谐振腔内光功率得到放大，放大倍数由光学谐振腔的性质决定；此时施加电脉冲以开启光学斩波装置，光束中大部分能量与原光束在空间中分离，即发生折射或反射，则腔内大部分能量会被折射出腔外，此折射出的光脉冲为输出光脉冲，其光脉冲峰值功率大于输入光的功率；当完成一次输出后，光学斩波装置关闭，腔内能量在重新积累达到最大值后，便可以进行下一次的输出。由上述可知，通过控制光学斩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，包括：连续波激光器、频率稳定装置、光学谐振腔和光学斩波装置，其中：所述连续波激光器用于产生连续波激光；所述频率稳定装置用于稳定连续波激光器的中心频率；所述光学谐振腔用于对所述稳定了中心频率的连续波激光实现共振和功率放大；所述光学斩波装置位于所述光学谐振腔内，用于将所述连续波激光斩波产生脉冲光。
【技术特征摘要】
1.一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，包括：连续波激光器、频率稳定装置、光学谐振腔和光学斩波装置，其中：所述连续波激光器用于产生连续波激光；所述频率稳定装置用于稳定连续波激光器的中心频率；所述光学谐振腔用于对所述稳定了中心频率的连续波激光实现共振和功率放大；所述光学斩波装置位于所述光学谐振腔内，用于将所述连续波激光斩波产生脉冲光。2.根据权利要求1所述的中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，其特征在于，所述频率稳定装置用于将连续波激光器的中心频率稳定在其参考腔的线宽以内。3.根据权利要求1所述的中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宗峰，周宗权，李传锋，郭光灿，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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