一种用于各向异性激光介质的锁模激光器制造技术

本发明专利技术公开一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，所述锁模激光器包括泵浦系统、泵浦光耦合系统和激光谐振腔，所述激光谐振腔内设有各向异性激光介质、光学起偏器和锁模调制器；所述激光谐振腔为包括全反镜输出镜的驻波谐振腔或环型谐振腔。光学起偏器克服了光学各向异性激光介质的双折射导致的各纵模间的相位无序、线偏振方向和偏振态的改变对锁模影响，实现激光器的锁模运转。

A mode-locked laser for anisotropic laser medium

The invention discloses a mode-locked laser for an anisotropic laser medium, which comprises a pump system, a pump optical coupling system and a laser resonator. The laser resonator is provided with an anisotropic laser medium, an optical polarizer and a mode-locked modulator. The laser resonator includes an all-mirror output mirror. A standing wave resonator or a ring resonator. The optical polarizer overcomes the influence of the phase disorder between longitudinal modes, the change of linear polarization direction and polarization state caused by the birefringence of the optical anisotropic laser medium on mode-locking operation of the laser.

【技术实现步骤摘要】
一种用于各向异性激光介质的锁模激光器
本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种用于各向异性激光介质的锁模激光器。
技术介绍
随着激光介质研究的发展，高性能的激光介质种类越来越多，其中光学各向异性的激光晶体也成为非常实用的激光介质，相应的激光器成为研究热点。例如Tm:YAP激光晶体，它具有下列优点：(1)激光光谱非常宽1.65-2.1μm，非常适于做可调谐锁模激光器；(2)YAP基质具有好的热特性，机械特性和自然双折射特性的完美结合；(3)Tm:YAP的激光发射截面(6.0×10-20cm2)是Tm:YAG(2.9×10-20cm2)的2倍；(4)Tm:YAP的泵浦吸收特性具有明显的优势，最强吸收谱线宽4nm，远比Tm:YAG的宽，所以有更好的温度变化容许量，且所需泵浦源795nm的InGaAsLD性能比785nmLD的更好；(5)由于YAP的双折射特性，其热致双折射没有导致激光性能退化；(6)由于Tm:YAP的吸收和增益特性与偏振密切相关，可通过控制晶体取向而影响激光性能。因此，Tm:YAP晶体生长及其激光器的研究深受国内外的重视。通过调研，我们发现国内外的Tm:YAP锁模激光器的研究报道较少，并且很少给出能够充分证明连续锁模运转的激光脉宽实验测量。原因在于Tm:YAP是双轴晶体，它具有很大双折射，严重地改变许多纵模的线偏方向或偏振态，无法实现纵模间的相位锁定；再加上各方向的受激发射截面也有相当大的差别，双折射也造成许多纵模在谐振腔内振荡时产生很大的强度起伏或甚至严重损耗。这些都严重地影响着激光锁模的形成。因此，需要提供一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，克服了因光学各向异性激光介质的双折射影响，可以实现对各向异性激光介质的激光锁模运转。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，克服光学各向异性激光介质的双折射对各纵模相位延迟和偏振态的严重影响所造成的各纵模间的相位无法锁定和不同纵模的强度的严重起伏的损耗，实现激光器的稳定锁模运转。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，所述锁模激光器包括泵浦光系统、泵浦光耦合系统和激光谐振腔，所述激光谐振腔内设有激光介质、光学起偏器和锁模调制器。优选地，所述锁模调制器的两个通光面切成布儒斯特角，锁模调制器同时具备光学起偏器和锁模调制器的功能，光学起偏器和锁模调制器合成一体。优选地，所述锁模调制器的一个通光面切成布儒斯特角，锁模调制器同时具备光学起偏器和锁模调制器的功能，光学起偏器和锁模调制器合成一体。优选地，所述各向异性激光介质的一个通光面切成1-8°小角度，激光介质兼备光学起偏器的功能，激光介质和光学起偏器合成一体。优选地，所述各向异性激光介质的一个通光面或两个切成布儒斯特角度，激光介质兼备光学起偏器的功能，激光介质和光学起偏器合成一体。优选地，所述激光谐振腔为包括第一全反镜和输出镜的二镜腔。优选地，所述激光谐振腔为包括第一全反镜、第二全反镜、第三全反镜和输出镜的折叠腔或环形腔。优选地，所述激光介质与锁模调制器和光学起偏器合成一体，锁模调制器由具有自锁模效应的激光介质构成，通过自聚焦效应引起的自相位调制产生自锁模；激光介质的一个通光面切成4°小角度，起到光学起偏器的作用。优选地，所述泵浦光系统和相应的泵浦光耦合系统对激光介质进行端面和/或侧面泵浦。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器由于采用了以上技术方案，光学起偏器的偏振面与激光介质的最大受激发射截面的光轴方向一致，使所有因激光介质的双折射产生不同相位延迟而改变线偏振方向或偏振态的纵模不能通过光学起偏器或以很大的损耗单次通过，无法在谐振腔内形成振荡；保证只有与最大受激发射截面光轴方向一致的纵模才能通过光学起偏器，在谐振腔内形成振荡，这样就完全克服了光学各向异性激光介质的双折射造成各纵模间的相位无序、线偏振方向和偏振态的改变对锁模影响。在此基础上，再经过锁模调制器对纵模的选择，从而再实现激光器的锁模运转。本专利技术的锁模激光器能够很好地实现激光锁模运转。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器的实施例1的二镜直腔结构示意图。图2示出本专利技术的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器的实施例2的二镜直腔的结构示意图。图3示出本专利技术的一种有于各向异性激光介质的锁模激光器的实施例3的的二镜直腔的结构示意图。图4示出本专利技术的一种有于各向异性激光介质的锁模激光器的实施例4的的二镜直腔的结构示意图。图5示出本专利技术的一种有于各向异性激光介质的锁模激光器的实施列5的二镜直腔的结构示意图。图6示出本专利技术的一种有于各向异性激光介质的锁模激光器的实施6的四镜折叠镜腔的结构示意图。图7示出本专利技术的一种有于各向异性激光介质的锁模激光器的实施例7的四镜环形腔的结构示意图。图8示出本专利技术的一种有于各向异性激光介质的锁模激光器的实施例8的四镜环形腔的结构示意图。图中各标记如下：1激光介质，2光学起偏器，3锁模调制器，4激光谐振腔，4-1第一全反镜，4-2输出镜，4-3第二全反镜，4-4第三全反镜，5泵浦光系统，6泵浦光耦合系统。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，如图1所示，所述锁模激光器包括泵浦光系统5、泵浦光耦合系统6和激光谐振腔4，所述激光谐振腔4内分别设有激光介质1、光学起偏器2和锁模调制器3，所述激光谐振腔4为包括第一全反镜4-1和输出镜4-2的二镜直腔，所述第一全反镜4-2设于激光介质1的前端，所述输出镜4-2设于锁模调制器3的后端。所述第一全反镜4-1为平面镜或凹面镜或凸面镜，对振荡光镀高反膜，输出镜4-2为平面镜或凹面镜或凸面镜。或者如图6所示，所述激光谐振腔4为包括第一全反镜4-1、第二全反镜4-3、第三全反镜4-4和输出镜4-2的四镜折叠腔，所述激光介质1设于全反镜4-3和全反镜4-4的之间；所述光学起偏器2和锁模调制器3分别设于全反镜4-1和输出镜4-2的振荡光的束腰附近。所述第一全反镜4-1为平面镜或凹面镜或凸面镜，对振荡光镀高反膜，第二全反镜4-3和第三全反镜4-4为凹面镜或平面镜，对振荡光镀高反镜，输出镜4-2为平面镜或凹面镜。激光介质1的位置保证振荡光的直径和泵浦光光斑的直径相当，满足模匹配条件。所述泵浦系统5由波长范围处于激光介质1吸收谱范围内的激光器和相应光学系统组成，对激光介质1进行端面和/或侧面泵浦。例如，带尾纤输出的半导体激光器通过光学耦合系统和激光介质的一个或两个通光面聚焦到激光介质中，即为半导体激光单端泵浦或半导体激光双端泵浦；半导体激光阵列经柱面镜耦合从激光介质侧面聚到激光介质中，即半导体激光阵列侧面泵浦；也可以是上述两种泵浦方式同时将泵浦聚集到激光介质中，即为混合泵浦。本实施例中使用的具体器件：激光介质1是一个市售的Tm:YAP激光晶体，掺杂浓度为1atm％，a轴切割。光学起偏器2由石英本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，其特征在于：所述锁模激光器包括泵浦光系统(5)、泵浦光耦合系统(6)和激光谐振腔(4)，所述激光谐振腔(4)内设有激光介质(1)、光学起偏器(2)和锁模调制器(3)。

【技术特征摘要】
1.一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，其特征在于：所述锁模激光器包括泵浦光系统(5)、泵浦光耦合系统(6)和激光谐振腔(4)，所述激光谐振腔(4)内设有激光介质(1)、光学起偏器(2)和锁模调制器(3)。2.根据权利要求1所述的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，其特征在于：所述锁模调制器(3)的两个通光面切成布儒斯特角，锁模调制器(3)同时具备光学起偏器(2)和锁模调制器(3)的功能，光学起偏器(2)和锁模调制器(3)合成一体。3.根据权利要求1所述的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，其特征在于：所述锁模调制器(3)的一个通光面切成布儒斯特角，锁模调制器(3)同时具备光学起偏器(2)和锁模调制器(3)的功能，光学起偏器(2)和锁模调制器(3)合成一体。4.根据权利要求1所述的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，其特征在于：所述各向异性激光介质(1)的一个通光面切成1-8°小角度，激光介质(1)兼备光学起偏器(2)的功能，激光介质(1)和光学起偏器(2)合成一体。5.根据权利要求1所述的一种用于各向异性激光介质的锁模激光器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑义，郑凯，彭继迎，苏鑫杨，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11