一种基于偏振合成激光增益的激光放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于偏振合成激光增益的激光放大器，所述激光放大器包括：泵浦源、聚焦耦合镜组、全反镜、偏振激光介质、半波片、45度法拉第旋转器和偏振片，其中：所述泵浦源、聚焦耦合镜组、全反镜、偏振激光介质、半波片、45度法拉第旋转器和偏振片依次光学同轴排列；所述偏振激光介质和半波片组成偏振合成增益控制功能模块，通过旋转所述半波片来控制所述激光放大器的合成激光增益。本发明专利技术方案能够在放大器注入能量一定的条件下，即激光系统热效应不变的前提下，放大器本身实现增益控制，达到改变放大器输出能量大小的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振合成激光增益的激光放大器
本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种基于偏振合成激光增益的激光放大器。
技术介绍
在许多应用场景下，需要使用高质量激光束，即单横模、单纵模激光束，但工作在单模情况下的激光器，由于其腔损耗大，模体积小，其输出功率或能量通常会受到限制。为了提高功率或能量，就需要使用激光放大器。激光放大器是指利用光的受激辐射进行光的能量(功率)放大的器件。通过采用激光放大器，可以在获得较高的激光能量或功率时还能够保持激光的质量(包括脉宽、线宽、偏振特性等)。目前激光放大器输出功率的调节主要是通过改变泵浦功率来实现的，但这种方法在激光系统中会引起热透镜效应的变化，进而造成激光输出能量和光束质量的改变。因此在成熟的激光系统中，都是通过控制种子激光能量的大小，来改变最终输出激光的能量或功率，另外，在该系统中激光放大器都是基于定泵浦功率实现的。但这种改变种子激光能量大小，激光放大器定泵浦功率的模式存在一些问题：种子激光在整个激光器系统中造价很高，为实现激光系统能量可变，需要在种子激光输出端插入偏振器件控制入射端激光放大器的能量，造成资源上的种子激光输出参数的浪费。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于偏振合成激光增益的激光放大器。本专利技术提出一种基于偏振合成激光增益的激光放大器，所述激光放大器包括：泵浦源1、聚焦耦合镜组2、全反镜3、偏振激光介质4、半波片5、45度法拉第旋转器6和偏振片7，其中：所述泵浦源1、聚焦耦合镜组2、全反镜3、偏振激光介质4、半波片5、45度法拉第旋转器6和偏振片7依次光学同轴排列；所述泵浦源1产生的泵浦光首先经过所述聚焦耦合镜组2的汇聚，再经过所述全反镜3，最后被所述偏振激光介质4吸收，使偏振激光介质粒子向激光上能级跃迁，形成粒子数反转；种子激光沿泵浦光反向方向输入所述偏振片7后形成线偏振光，所述线偏振光依次进入所述45度法拉第旋转器6、半波片5和偏振激光介质4，当所述线偏振光经过形成粒子数反转的所述偏振激光介质4之后，所述线偏振光被放大，在所述全反镜3的作用之下，放大的线偏振光依次经过所述偏振激光介质4、半波片5和45度法拉第旋转器6，最后经所述偏振片7反射输出。可选地，所述偏振激光介质4和半波片5组成偏振合成增益控制功能模块，通过旋转所述半波片5来控制所述激光放大器的合成激光增益。可选地，所述泵浦源1为直接输出的半导体激光器，波长对应于所述偏振激光介质4的吸收峰；所述聚焦耦合镜组2由两个正交放置的柱面镜和一个凸透镜组成，所述柱面镜一面为平面，另一面为凸面，且所述柱面镜的平面与泵浦源1相对。可选地，所述泵浦源1为光纤耦合输出的半导体激光器，波长对应于所述偏振激光介质4的吸收峰；所述聚焦耦合镜组2由两个平凸透镜组成，并且凸面相对。可选地，所述全反镜3为平面镜、凹面镜和凸面镜中的一种，朝向所述偏振激光介质4的一侧镀有激光高反膜。可选地，当所述偏振激光介质4热效应小于第一预设阈值时，所述全反镜3为平面镜；当所述偏振激光介质4热效应大于第二预设阈值时，所述全反镜3为凹面镜或者凸面镜，且其凹面或凸面朝向所述偏振激光介质4。可选地，所述偏振激光介质4为具有偏振性质的激光介质，且具有晶体光轴。可选地，所述半波片5为偏振器件，由单轴晶体制成，通光面平行于所述偏振激光介质4的光轴，通光方向垂直于所述偏振激光介质4的光轴。可选地，所述45度法拉第旋转器6为利用法拉第磁光效应的旋转器。可选地，所述偏振片7表面镀有P光高透膜和S光高反膜，以与光轴呈布儒斯特角或者45度角放置。本专利技术提出的一种基于偏振合成激光增益的激光放大器通过半波片的旋转来控制激光放大器的增益，改变放大器输出能量大小，从而实现在放大器注入能量一定的条件下，即激光系统热效应不变的前提下，放大器本身实现增益的技术效果。与现有技术相比，采用本专利技术技术方案能够增加激光系统对输出能量的控制精度，由于其可以在放大器一端单独使用，从而避免了种子激光能量的浪费。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的一种基于偏振合成激光增益的激光放大器的结构示意图。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，对本专利技术进一步详细说明。图1是根据本专利技术一实施例的一种基于偏振合成激光增益的激光放大器的结构示意图，如图1所示，所述激光放大器包括泵浦源1、聚焦耦合镜组2、全反镜3、偏振激光介质4、半波片5、45度法拉第旋转器6和偏振片7，其中：所述泵浦源1、聚焦耦合镜组2、全反镜3、偏振激光介质4、半波片5、45度法拉第旋转器6和偏振片7依次光学同轴排列；所述泵浦源1产生的泵浦光首先经过所述聚焦耦合镜组2的汇聚，再经过所述全反镜3，最后被所述偏振激光介质4所吸收，使偏振激光介质粒子向激光上能级跃迁，形成粒子数反转；种子激光沿泵浦光反向方向输入所述偏振片7后形成了线偏振光，所述线偏振光依次进入所述45度法拉第旋转器6、半波片5和偏振激光介质4，当所述线偏振光经过形成粒子数反转的所述偏振激光介质4之后，所述线偏振光被放大，在所述全反镜3的作用之下，放大的线偏振光依次经过所述偏振激光介质4、半波片5和45度法拉第旋转器6，最后经所述偏振片7反射输出。所述偏振激光介质4和半波片5组成了偏振合成增益控制功能模块，线偏振光首次经过所述半波片5之后，按照所述半波片5的光轴方向进行投影，分解为两个垂直方向上的线偏振光，所述偏振激光介质4具有偏振特性，两个偏振方向的受激发射截面是不同的，基于小信号增益等于受激发射截面与所述偏振激光介质4单位体积掺杂粒子的乘积，所述偏振激光介质4对两个方向上的线偏振光的增益不同，通过旋转所述半波片5可以改变两个方向上的线偏振光的比例，从而实现控制合成激光增益的效果。在本专利技术一实施方式中，所述泵浦源1为直接输出的半导体激光器，其输出的泵浦光从光束截面上分解出来两个方向的泵浦光，波长对应于所述偏振激光介质4的吸收峰；所述聚焦耦合镜组2由两个正交放置的柱面镜和一个凸透镜组成，为减小柱面镜带来的球差，所述柱面镜一面为平面，另一面为凸面，且所述柱面镜的平面与泵浦源1相对；所述聚焦耦合镜组2中的两个柱面镜将所述泵浦源1分解出来的两个方向的泵浦光都整形为近似平行光束，所述聚焦耦合镜组2中的凸透镜对近似平行光束进行聚焦。在本专利技术另一实施方式中，所述泵浦源1为光纤耦合输出的半导体激光器，波长对应于所述偏振激光介质4的吸收峰，由于光纤具有匀化作用，所述泵浦源1输出的泵浦光束截面上任意方向的发散角都相同；所述聚焦耦合镜组2由两个平凸透镜组成，并且凸面相对，靠近所述泵浦源1的凸面镜将所述泵浦源1输出光束变成平行光，远离所述泵浦源1的凸面镜将平行光进行聚焦。在本专利技术一实施方式中，所述全反镜3可以为平面镜也可以为凹面镜或者凸面镜，当所述偏振激光介质4热效应很小时，比如小于第一预设阈值时，经过所述偏振激光介质4的光近似为平行光，所述全反镜3为平面镜，朝向所述偏振激光介质4的一侧镀有激光高反膜；当所述偏振激光介质4热效应明显时，比如大于第二预设阈值时，为了实现更好的效果，为使所述全反镜3的入射光线和反射光线重合，所述全反镜3为凹面镜或者凸面镜，其凹面或凸面朝向偏振激光介质4，且朝向所述偏振激光介质4的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏振合成激光增益的激光放大器，其特征在于，所述激光放大器包括：泵浦源(1)、聚焦耦合镜组(2)、全反镜(3)、偏振激光介质(4)、半波片(5)、45度法拉第旋转器(6)和偏振片(7)，其中：所述泵浦源(1)、聚焦耦合镜组(2)、全反镜(3)、偏振激光介质(4)、半波片(5)、45度法拉第旋转器(6)和偏振片(7)依次光学同轴排列；所述泵浦源(1)产生的泵浦光首先经过所述聚焦耦合镜组(2)的汇聚，再经过所述全反镜(3)，最后被所述偏振激光介质(4)吸收，使偏振激光介质粒子向激光上能级跃迁，形成粒子数反转；种子激光沿泵浦光反向方向输入所述偏振片(7)后形成线偏振光，所述线偏振光依次进入所述45度法拉第旋转器(6)、半波片(5)和偏振激光介质(4)，当所述线偏振光经过形成粒子数反转的所述偏振激光介质(4)之后，所述线偏振光被放大，在所述全反镜(3)的作用之下，放大的线偏振光依次经过所述偏振激光介质(4)、半波片(5)和45度法拉第旋转器(6)，最后经所述偏振片(7)反射输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振合成激光增益的激光放大器，其特征在于，所述激光放大器包括：泵浦源(1)、聚焦耦合镜组(2)、全反镜(3)、偏振激光介质(4)、半波片(5)、45度法拉第旋转器(6)和偏振片(7)，其中：所述泵浦源(1)、聚焦耦合镜组(2)、全反镜(3)、偏振激光介质(4)、半波片(5)、45度法拉第旋转器(6)和偏振片(7)依次光学同轴排列；所述泵浦源(1)产生的泵浦光首先经过所述聚焦耦合镜组(2)的汇聚，再经过所述全反镜(3)，最后被所述偏振激光介质(4)吸收，使偏振激光介质粒子向激光上能级跃迁，形成粒子数反转；种子激光沿泵浦光反向方向输入所述偏振片(7)后形成线偏振光，所述线偏振光依次进入所述45度法拉第旋转器(6)、半波片(5)和偏振激光介质(4)，当所述线偏振光经过形成粒子数反转的所述偏振激光介质(4)之后，所述线偏振光被放大，在所述全反镜(3)的作用之下，放大的线偏振光依次经过所述偏振激光介质(4)、半波片(5)和45度法拉第旋转器(6)，最后经所述偏振片(7)反射输出。2.根据权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述偏振激光介质(4)和半波片(5)组成偏振合成增益控制功能模块，通过旋转所述半波片(5)来控制所述激光放大器的合成激光增益。3.根据权利要求1所述的激光放大器，其特征在于，所述泵浦源(1)为直接输出的半导体激光器，波长对应于所述偏振激光介质(4)的吸收峰；所述聚焦耦合镜组(2)由两个正交放置的柱面镜和一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李述涛，于永吉，陈薪羽，吴春婷，董渊，王子健，金玉石，赵璐，金光勇，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22