一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法，包括厚标准具A及薄标准具B；选择两F-P标准具镜片的材质，确定折射率；根据谐振腔腔长L得出各纵模间隔；对厚标准具A的表面镀膜，确定出厚标准具A的厚度d1；将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜的一侧，对输出激光波长进行粗选；再将表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中靠近厚标准具A的位置处，确定薄标准具B的厚度d2；对输出波长进行细选；分别得到厚标准具A及薄标准具B与光轴的夹角的β1及β2。本发明专利技术采用双F-P标准具结构，通过改变两个F-P标准具的厚度、材料、角度，达到固体激光器输出波长可调谐的目的，并能提高调节精度和输出波长的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光器领域，特别涉及一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法。
技术介绍
在特殊固体激光器中，输出波长可调谐是很有必要的。比如：在气体检测中某气体对激光的吸收峰谱线非常窄，对激光器输出波长要求很严格，因此需要在一定范围内调谐输出波长，使其稳定在某气体的吸收峰谱线处；另外，有的固体激光器输出波长附近有很多水吸收峰波段，如果波长漂移到水吸收峰处便会造成激光器的损坏，所以需要将输出波长稳定地控制在一个安全波段处。然而，由于固体激光器荧光线宽很宽，目前常用的单个标准具形式难以实现单纵模输出，不能将输出波长很好地稳定；同时，单个标准具调节波长精细度较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种采用双F-P标准具结构，通过改变两个F-P标准具的厚度、材料、角度，达到固体激光器输出波长可调谐的目的，并能提高调节精度和输出波长的稳定性的一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法，包括两F-P标准具：厚标准具A及薄标准具B；具体包括以下步骤：1)、根据固定激光器的输出波段，选择两F-P标准具镜片的材质，并选定其折射率；2)、根据上述固定激光器谐振腔腔长L，得出各纵模间隔Δυk＝c/2nL，其中c为光在真空中的速度，n为标准具的折射率；3)、对厚标准具A的表面镀膜，使得其对输出激光波长的反射率达到92％-98％，并根据上述纵模间隔Δυk选定厚标准具A的带宽Vd-a，并根据Δνm＝F*Vd-a得到自由光谱区宽度Δνm-a的值，且根据公式，选定出厚标准具A的厚度d1，其中为标准具的精细度；R为标准具对激光波长λ的反射率；4)、将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜的一侧，通过缓慢旋转该镜片，并依据公式T(λ)=11+Fsin2(2πλndcosα),]]>对输出激光波长进行粗选；5)、再将一个表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中，并置于靠近厚标准具A的位置处，新插入的薄标准具B的Vd-b满足1.5*Δνm-a≤Vd-b≤2*Δνm-a，薄标准具B的反射率范围控制在45％-56％，并可根据Δνm-b＝F*Vd-b得到薄标准具B的Δνm-b，再根据公式Δνm-b=c2nd2cosα≈c2nd2]]>选定薄标准具B的厚度d2；6)、根据公式T(λ)=T1(λ)·T2(λ)=11+F1sin2(2πλn1d1cosα1)·11+F2sin2(2πλn2d2cosα2)]]>来对输出波长进行细选；其中R1、n1、α1分别为厚标准具A对激光波长λ的反射率、折射率、激光入射到厚的标准具后的折射角；R2、n2、α2为薄标准具B对激光波长λ的反射率、折射率、激光入射到薄的标准具后的折射角；7)调谐实际标准具与光轴的夹角β与折射角α的关系如下：sinβ/sinα＝n，其中n为标准具的折射率，从而分别得到厚标准具A及薄标准具B与光轴的夹角的β1及β2。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术采用双F-P标准具结构通过改变两个F-P标准具的厚度、材料、角度，达到固体激光器输出波长可调谐的目的，并能提高调节精度和输出波长的稳定性。在谐振腔内分别插入厚标准具A及薄标准具B，来达到调谐和稳定输出波长的目的，使得输出波长在一个安全波段，提高激光器使用寿命。插入双F-P后，需要精确调整它们与光轴的夹角，同时检测激光器输出波长，直至输出波长达到预计需求，并保持稳定运转。附图说明图1为本专利技术利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法的结构示意图。图2为双F-P标准具组的透过率与角度的三维关系示意图。图3为双F-P标准具组的透过率与波长的关系图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步描述。如图1所示，一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法，包括两个半导体激光器作为泵浦源入射到激光晶体Tm:YAP中心并与腔镜M1、M2、M3、M4构成波长为λ为1.94μm的Tm:YAP固体激光器及厚标准具A及薄标准具B；具体包括以下步骤：1)、根据上述固定激光器的输出波段λ为1.94μm，并选择两F-P标准具镜片的材质为石英玻璃，选定其折射率1.55；2)、根据上述固定激光器谐振腔腔长L为100mm，得出各纵模间隔Δυk＝c/2nL＝1.5×109Hz，其中c为光在真空中的速度，n为标准具的折射率；3)、对厚标准具A的表面镀膜，使得其对输出激光波长的反射率达到95％，并根据上述纵模间隔Δυk选定厚标准具A的带宽Vd-a为3×109Hz(将要插入的标准具的带宽为纵模间隔的2倍，那么将只有2个相邻的纵模的波长可以起振)，并根据Δνm-a＝F*Vd-a得到自由光谱区宽度Δνm-a为1.84×1011Hz，(精细度F等于61.24)，且根据公式选定出厚标准具A的厚度d1为0.4mm；4)、将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜M4一侧，通过缓慢旋转该镜片，并依据公式T(λ)=11+Fsin2(2πλndcosα),]]>对输出激光波长进行粗选；5)、再将一个表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中，并置于靠近厚标准具A的位置处。根据关系自由光谱区和带宽的关系Δνm-b＝F*Vd-b，新插入的薄标准具的自由光谱区必须大于激光器工作物质的荧光光谱，(标准具相邻两极大值透过率间隔约为9.65×1011Hz，间隔需大于激光器的荧光光谱)；而此时新插入的薄标准具B带宽Vd-b必须满足不等式，1.5*Δνm-a≤Vd-b≤2*Δνm-a，这里Δνm-a就是厚标准具A的自由光谱区，因此可以得到F值的范围：2.6≤F≤5.2，由于F值跟反射率有关，选定薄标准具B的反射率为56％，薄标准具B自由光谱区Δνm-b刚好等于激光器工作物质的荧光光谱，便能输出单纵模，满足单一输出波长条件，即对于薄的标准具，再根据公式选定薄标准具B的厚度d2为0.1mm；6)、根据公式T(λ)=T1(λ)·T2(λ)=11+Fsin2(2πλn1d1cosα1)·11+F2sin2(2πλn2d2cos&alph本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用双F‑P标准具调谐固体激光器输出波长的方法，其特征在于：包括两F‑P标准具：厚标准具A及薄标准具B；具体包括以下步骤：1)、根据固定激光器的输出波段，选择两F‑P标准具镜片的材质，并选定其折射率；2)、根据上述固定激光器谐振腔腔长L，得出各纵模间隔Δυk＝c/2nL，其中c为光在真空中的速度，n为标准具的折射率；3)、对厚标准具A的表面镀膜，使得其对输出激光波长的反射率达到92％‑98％，并根据上述纵模间隔Δυk选定厚标准具A的带宽Vd‑a，并根据Δνm＝F*Vd‑a得到自由光谱区宽度Δνm‑a的值，且根据公式，选定出厚标准具A的厚度d1，其中为标准具的精细度；R为标准具对激光波长λ的反射率；4)、将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜的一侧，通过缓慢旋转该镜片，并依据公式T(λ)=11+Fsin2(2πλndcosα),]]>对输出激光波长进行粗选；5)、再将一个表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中，并置于靠近厚标准具A的位置处，新插入的薄标准具B的Vd‑b满足1.5*Δνm‑a≤Vd‑b≤2*Δνm‑a，薄标准具B的反射率范围控制在45％‑56％，并可根据Δνm‑b＝F*Vd‑b得到薄标准具B的Δνm‑b，再根据公式Δvm-b=c2nd2cosα≈c2nd2]]>选定薄标准具B的厚度d2；6)、根据公式T(λ)=T1(λ)·T2(λ)=11+F1sin2(2πλn1d1cosα1)·11+F2sin2(2πλn2d2cosα2)]]>来对输出波长进行细选；其中R1、n1、α1分别为厚标准具A对激光波长λ的反射率、折射率、激光入射到厚的标准具后的折射角；R2、n2、α2为薄标准具B对激光波长λ的反射率、折射率、激光入射到薄的标准具后的折射角；7)调谐实际标准具与光轴的夹角β与折射角α的关系如下：sinβ/sinα＝n，其中n为标准具的折射率，从而分别得到厚标准具A及薄标准具B与光轴的夹角的β1及β2。...

【技术特征摘要】
1.一种利用双F-P标准具调谐固体激光器输出波长的方法，其特征在于：包括两F-P标
准具：厚标准具A及薄标准具B；
具体包括以下步骤：
1)、根据固定激光器的输出波段，选择两F-P标准具镜片的材质，并选定其折射率；
2)、根据上述固定激光器谐振腔腔长L，得出各纵模间隔Δυk＝c/2nL，其中c为光在真空
中的速度，n为标准具的折射率；
3)、对厚标准具A的表面镀膜，使得其对输出激光波长的反射率达到92％-98％，并根据
上述纵模间隔Δυk选定厚标准具A的带宽Vd-a，并根据Δνm＝F*Vd-a得到自由光谱区宽度Δ
νm-a的值，且根据公式，选定出厚标准具A的厚度d1，其中
为标准具的精细度；R为标准具对激光波长λ的反射率；
4)、将厚标准具A插入到谐振腔中靠近输出镜的一侧，通过缓慢旋转该镜片，并依据公
式T(λ)=11+Fsin2(2πλndcosα),]]>对输出激光波长进行粗选；
5)、再将一个表面镀膜的薄标准具B插入谐振腔中，并置于靠近厚标准具A的位置处，新
插入的薄标准具B的Vd-b满足1.5*Δνm-a≤Vd-b≤2*Δνm-a，薄标准具B的反射率范围控制在
45％-56％，并可根据Δνm-b＝F*Vd-b得到薄标准具B的Δνm-b，再根据公式
Δvm-b=c2nd2cosα≈c2nd2]]>选定薄标准具B的厚度d2；
6)、根据公式T(λ)=T1(λ)·T2(λ)=11+F1sin2(2πλn1d1cosα1)·11+F2sin2(2πλn2d2cosα2)]]>来对输出波长进行细选；其中R1、n1、α1分别为厚标准具A对激光波长λ的反射率、折射率、激
光入射到厚的标准具后的折射角；R2、n2、α2为薄标准具B对激光波长λ的反射率、折射率、激
光入射到薄的标准具后的折射角；
7)调谐实际标准具与光轴的夹角β与折射角α的关系如下：sinβ/sinα＝n，其中n为标准
具的折射率，从而分别得到厚标准具A及薄标准具B与光轴的夹角的β1及β2。
2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉，
申请(专利权)人：宁波中物激光与光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33