【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光技术及其应用
,具体涉及一种微结构自加热碱金属蒸气激光器及制备方法。
技术介绍
半导体泵浦碱金属蒸气激光器(Diodepumpedalkalilaser,DPAL)是一种新型的光泵浦气体激光器。DPAL的增益介质一般为蒸气状态的钾、铷、铯,增益介质的温度通常为100~200℃。碱金属原子的最外层电子由于自旋-轨道相互作用劈裂为两个激发态能级n2P1/2和n2P3/2,其中n是最外层电子所在电子层数,钾、铷、铯对应的n分别为4、5、6。碱金属最外层电子的基态为n2S1/2。由于DPAL的激光波长无需稳频即可精确对准碱金属原子的2P1/2→2S1/2跃迁,又具有线宽窄线偏振激光输出的特点,因此小功率DPAL在原子磁力计、原子钟等领域具有较为广阔的应用前景。目前,小功率DPAL通常使用端面泵浦结构,如图1所示典型的DPAL激光器(参考文献:OpticsLetters,第33卷第5期,414-415,2008)。图1是采用双端泵浦的铷蒸气激光器示意图。该激光器由透镜A、偏振分光立方体B、放在温箱里的铷蒸气室C、偏振分光立方体D、透镜E、高反镜F和输出耦合镜G组成。两侧的泵浦光经过透镜A和E聚焦,分别经由偏振分光立方体B和偏振分光立方体D,进入铷蒸气室C内,实现铷52P1/2和52S1/2两个能级之间的粒子数反转。高反镜F和输出耦合镜G构成一组谐振腔镜,实现铷52P1/2→52S1/2跃迁对应波长的激光输出。铷蒸气室C放置在温度精确控制的电加热温箱内,并控制蒸气室的窗口温度较主体部分高4℃左右,防止碱金属颗粒在窗口上沉积。图1所示的DPAL ...
【技术保护点】
一种微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于包括:第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元、高反射镜、第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器、输出耦合镜组成,其中:第一整形聚焦单元位于第一偏振分光器和第一半导体激光器之间;第二整形聚焦单元位于第二偏振分光器和第二半导体激光器之间;在系统光轴上沿光束传播方向依次放置高反射镜、第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器和输出耦合镜;第一半导体激光器和第二半导体激光器分别输出泵浦光;第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元对泵浦光聚焦,使聚焦泵浦光的束腰位置位于微结构碱金属蒸气室的通光孔的中心位置,利用泵浦光聚焦后快速发散的特点,将泵浦光用于微结构碱金属蒸气室的加热和碱金属原子的激发态能级2P1/2和基态能级2S1/2之间的粒子数反转;第一偏振分光器、第二偏振分光器,用于将泵浦光与碱金属激光耦合;高反射镜和输出耦合镜,用于实现碱金属原子的2P1/2→2S1/2跃迁对应波长的光放大,并通过输出耦合镜输出碱金属原子的2P1/2→2S1/2跃迁对应波长的激光。
【技术特征摘要】
1.一种微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于包括:第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元、高反射镜、第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器、输出耦合镜组成,其中:第一整形聚焦单元位于第一偏振分光器和第一半导体激光器之间;第二整形聚焦单元位于第二偏振分光器和第二半导体激光器之间;在系统光轴上沿光束传播方向依次放置高反射镜、第一偏振分光器、微结构碱金属蒸气室、第二偏振分光器和输出耦合镜;第一半导体激光器和第二半导体激光器分别输出泵浦光;第一整形聚焦单元、第二整形聚焦单元对泵浦光聚焦,使聚焦泵浦光的束腰位置位于微结构碱金属蒸气室的通光孔的中心位置,利用泵浦光聚焦后快速发散的特点,将泵浦光用于微结构碱金属蒸气室的加热和碱金属原子的激发态能级2P1/2和基态能级2S1/2之间的粒子数反转;第一偏振分光器、第二偏振分光器,用于将泵浦光与碱金属激光耦合;高反射镜和输出耦合镜,用于实现碱金属原子的2P1/2→2S1/2跃迁对应波长的光放大,并通过输出耦合镜输出碱金属原子的2P1/2→2S1/2跃迁对应波长的激光。2.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,所述输出泵浦光的波长与碱金属原子的2P3/2→2S1/2跃迁对应的波长相同,泵浦光的线宽与微结构碱金属蒸气室内缓冲气体加宽后的碱金属原子的2P3/2→2S1/2跃迁谱线线宽相匹配;泵浦光的线宽大于碰撞加宽后碱金属原子的2P3/2→2S1/2跃迁谱线的线宽,所述泵浦光线宽与碰撞加宽后碱金属原子的2P3/2→2S1/2跃迁谱线的线宽比值的优选值为3∶1。3.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,泵浦光经第一整形聚焦单元和第二整形聚焦单元后,聚焦的束腰大小为0.3mm~2mm。4.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在
\t于,第一偏振分光器、第二偏振分光器是偏振立方体结构。5.根据权利要求1所述的微结构自加热碱金属蒸气激光器,其特征在于,泵浦光的偏振状态为平行线偏振,碱金属激光的偏振态为垂直线偏振;第一偏振分光器和第二偏振分光器对水平偏振光的透过率在95%~100%之间,第一偏振分光器和第二偏振分光器对垂直偏振光的反射率在95%~...
【专利技术属性】
技术研发人员:李志永,谭荣清,黄伟,
申请(专利权)人:中国科学院电子学研究所,
类型:发明
国别省市:北京;11
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