一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源制造技术

本发明专利技术提供一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源，包括泵浦准直模块，用于将激光二极管输出的激光准直并且聚焦，为后续模块提供能量；谐振腔模块，用于增益激光在腔内实现振荡并输出双路脉冲幅度混沌激光；输出测试模块，用于将输出的两束激光空间准直以及测试。本发明专利技术首次基于Nd:LaMgAl11O19激光晶体上实现了双路输出脉冲幅度混沌激光的输出。本发明专利技术输出的双路脉冲幅度混沌激光具有固定重复频率以及脉冲宽度，脉冲的峰值随机变化等特点，还具有光束质量优异，平均功率高等优点，在随机数产生、脉冲混沌激光雷达等领域具有很好的应用前景和商业价值。

A Laser Diode Pumped All-Solid-State Pulse Amplitude Chaotic Laser Source

The invention provides an all-solid-state pulse amplitude chaotic laser source pumped by a laser diode, including a pump collimation module, which is used to collimate and focus the laser output from a laser diode and provide energy for subsequent modules; a resonator module, which is used to gain the laser to oscillate in the cavity and output a double-channel pulse amplitude chaotic laser; and an output test module, which is used to output two beams of excitation. Optical space collimation and testing. The invention realizes the output of two-channel output pulse amplitude chaotic laser based on Nd:LaMgAl11O19 laser crystal for the first time. The output of the double-channel pulse amplitude chaotic laser has the characteristics of fixed repetition frequency, pulse width, random variation of pulse peak value, excellent beam quality and high average power. It has good application prospects and commercial value in the fields of random number generation, pulse chaotic lidar and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源
本专利技术属于激光
，尤其涉及一种激光二极管泵浦Nd：LaMgAl11O19的全固态脉冲幅度混沌激光源。
技术介绍
混沌激光具有宽频谱噪声的特性，因此在混沌保密通信、混沌激光雷达、随机数产生、激光测距等领域具有很好的应用前景和商业价值。目前，混沌激光主要是基于外部光注入、光反馈、或者光电反馈的半导体激光器(分布式反馈激光器DFB、垂直腔面发射激光器VECSEL)获取的。然而，无论是分布式反馈激光器还是垂直腔面发射激光器输出的激光都存在两个问题：1、输出激光的功率较小；2、输出激光的光斑横模质量差。所以基于半导体激光器获取的混沌激光也存在功率小，光斑横模模式差等特点，增加了其在后续应用中的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源，旨在首次提出脉冲幅度混沌激光的概念并且解决目前尚无基于激光二极管泵浦Nd:LaMgAl11O19全固态激光器的脉冲幅度混沌激光源。本专利技术采用如下技术方案：一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源，该激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源包括：泵浦准直模块、谐振腔模块、输出测试模块，所述泵浦准直模块由激光二极管LD、第一凸透镜f1、第二凸透镜f2和第一反射镜RM1组成；所述谐振腔模块由第二反射镜RM2、泵浦镜PM、Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2、半导体可饱和吸收镜SEMSAM、第三反射镜RM3和第四反射镜RM4；所述输出测试模块由第五反射镜RM5、第一半透半反镜STM1、光谱仪OSA、第二半透半反镜STM2、数字存储示波器DSP、第三半透半反镜STM3、光束质量分析仪CCD和第六反射镜RM6；激光二极管LD，用于为系统提供泵浦激光；第一凸透镜f1和第二凸透镜f2用于将从光纤耦合输出的泵浦激光在空间上准直和聚焦；第一反射镜RM1用于接收由第二凸透镜f2透射的泵浦激光，并将泵浦激光反射到第二反射镜RM2；第二反射镜RM2用于接收由第一反射镜RM1反射的泵浦激光，并将泵浦激光反射通过泵浦镜到Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA中；泵浦镜PM、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2和半导体可饱和吸收镜SEMSAM形成封闭谐振腔，形成增益激光振荡条件；增益激光在谐振腔的路线：泵浦镜PM将增益激光反射到第一凹面镜M1上，第一凹面镜M1再将增益激光反射到输出镜OC上，输出镜OC再将增益激光反射到第二凹面镜M2上，第二凹面镜M2再将增益激光反射到半导体可饱和吸收镜SESAM，半导体可饱和吸收镜SESAM再将增益激光原路返回到第二凹面镜M2、输出镜OC、第一凹面镜M1、泵浦镜PM上形成封闭回路；输出镜OC用于耦合输出两路脉冲幅度混沌激光；第三反射镜RM3用于接收透过输出镜OC的第一路脉冲幅度混沌激光，并将第一路脉冲幅度混沌激光反射到第五反射镜RM5；第四反射镜RM4用于接收透过输出镜OC的第二路脉冲幅度混沌激光，并将第二路脉冲幅度混沌激光反射到第六反射镜RM6；第五反射镜RM5，用于接收第三反射镜RM3反射的第一路脉冲幅度混沌激光，并反射输出第一路脉冲幅度混沌激光；第六反射镜RM6，用于接收第四反射镜RM4反射的第二路脉冲幅度混沌激光，并反射输出第二路脉冲幅度混沌激光；第一半透半反镜STM1将第一路脉冲幅度混沌激光反射到光谱分析仪OSA中；第二半透半反镜STM2将第二路脉冲幅度混沌激光反射到数字存储示波器DSP中；第三半透半板镜STM3将第二路脉冲幅度混沌激光反射到光束质量分析仪CCD。光谱分析仪OSA、数字存储示波器DSP、光束质量分析仪CCD对输出的脉冲幅度混沌激光进行实时监测和分析；进一步的是，激光二极管LD输出激光的发射波长为796±3nm，耦合输出光纤芯径为105μm，数值孔径0.22，额定输出功率为16W。进一步的是，第一凸透镜f1和第二凸透镜f2的两面都镀有对796±10nm波段激光的高透介质膜。进一步的是，第一反射镜RM1、第二反射镜RM2、第三反射镜RM3、第四反射镜RM4、第五反射镜RM5和第六反射镜RM6，镀有对500nm-1100nm波段激光的高反银介质膜。进一步的是，Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA的通光截面尺寸为3mm×3mm，通光长度为5mm，通光截面无高透介质膜。进一步的是，泵浦镜PM的一面镀有对796±10nm波段激光的高透介质膜，一面镀有对796±10nm波段激光的高透介质膜以及1000nm-1140nm波段激光的高反介质膜并朝向谐振腔内。进一步的是，半导体可饱和吸收镜SESAM面向谐振腔的一面镀有对1030nm-1100nm波段激光的高反介质膜；中心波长为1064nm，饱和能流密度为130μJ/cm2，恢复时间1ps。进一步的，第一半透半反镜STM1、第二半透半反镜STM2和第三半透半反镜STM3，镀有对1000nm-1100nm波段激光半透半反的介质膜。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源，设置有泵浦准直模块，谐振腔模块和输出测试模块。其中，泵浦准直模块包括激光二极管LD、第一凸透镜f1、第二凸透镜f2和第一反射镜RM1；谐振腔模块包括第二反射镜RM2、泵浦镜PM、Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2、半导体可饱和吸收镜SESAM、第三反射镜RM3和第四反射镜RM4；输出测试模块包括第五反射镜RM5、第一半透半反镜STM1、光谱仪OSA、第二半透半反镜STM2、数字存储示波器DSP、第三半透半反镜STM3、光束质量分析仪CCD和第六反射镜RM6。以Nd:LaMgAl11O19激光晶体作为典型实施例，采用激光二极管作为泵浦源，半导体可饱和吸收镜调Q，Nd:LaMgAl11O19激光晶体作为增益介质，最终获取了两路脉冲幅度混沌激光的输出。当激光二极管输出功率设置为10.2W时，可以实现脉冲幅度混沌激光，其输出功率为689mW，重复频率为164.5kHz，脉冲宽度约2.0μs，中心波长保持在1056nm附近。本专利技术首次基于激光二极管泵浦的全固态脉冲激光器获取了脉冲幅度混沌激光。该脉冲幅度混沌激光具有固定的重复频率以及脉冲宽度，脉冲的幅度随机变化等特点，并且通过计算输出脉冲幅度的自相关图、相图、功率谱验证了脉冲幅度的混沌性。本专利技术输出的脉冲幅度混沌激光具有光束质量优异，平均功率高等优点，在混沌激光雷达、激光测距等领域具有很好的应用前景和商业价值。附图说明图1为本专利技术实施例提供的光路示意图；图2(a)、图2(b)为本专利技术实施例提供的采用示波器测得不同时间尺度下的脉冲序列信号示意图；图3(a)、图3(b)本专利技术实施例提供不同时间尺度下的激光脉冲峰值图；图4是本专利技术实施例提供的激光脉冲峰值自相关曲线图；图5是本专利技术实施例提供的激光脉冲峰值的相位图；图6是本专利技术实施例提供的激光脉冲峰值的功率谱图；图7为本专利技术实施例提供的采用光谱分析仪测得的光谱图；图8是本专利技术实施例提供的采用CCD测得的光斑横模图。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，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源，其特征在于，包括泵浦准直模块、谐振腔模块、输出测试模块，所述泵浦准直模块由激光二极管LD、第一凸透镜f1、第二凸透镜f2和第一反射镜RM1组成；所述谐振腔模块由第二反射镜RM2、泵浦镜PM、Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2、半导体可饱和吸收镜SESAM、第三反射镜RM3和第四反射镜RM4组成；所述输出测试模块由第五反射镜RM5、第一半透半反镜STM1、光谱仪OSA、第二半透半反镜STM2、数字存储示波器DSP、第三半透半反镜STM3、光束质量分析仪CCD和第六反射镜RM6组成；泵浦准直模块的激光二极管LD，用于为谐振腔提供光泵浦；泵浦准直模块的第一凸透镜f1和第二凸透镜f2用于将从光纤耦合输出的泵浦激光在空间上准直并且聚焦，第一反射镜RM1用于将泵浦激光反射谐振腔模块；所述谐振腔模块的第二反射镜RM2用于接收由第一反射镜RM1反射的泵浦激光，并将泵浦激光反射通过泵浦镜PM达到Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA中，Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA为激光增益介质，用于接收泵浦激光，并且产生增益激光；泵浦镜PM、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2和半导体可饱和吸收镜SESAM形成封闭谐振腔，形成增益激光振荡条件；所述谐振腔模块的泵浦镜PM用于接收Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA产生的增益激光，并将增益激光反射到第一凹面镜M1上，第一凹面镜M1用于接收Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA产生的增益激光，并将增益激光反射到输出镜OC上；输出镜OC用于接收第一凹面镜M1反射的增益激光，将增益激光反射到第二凹面镜M2上，并且耦合输出第一路脉冲幅度混沌激光；第二凹面镜M2用于接收输出镜OC反射的增益激光，并将增益激光反射到半导体可饱和吸收镜SESAM；半导体可饱和吸收镜SESAM用于接收第二凹面镜M2反射的增益激光，并将增益激光原路返回到第二凹面镜M2、输出镜OC、第一凹面镜M1、泵浦镜PM上形成封闭回路；第二凹面镜M2镜将增益激光反射到输出镜OC上时将耦合输出第二路脉冲幅度混沌激光；所述输出测试模块的第五反射镜RM5用于接收第三反射镜RM3反射的第一路脉冲幅度混沌激光并反射输出第一路脉冲幅度混沌激光；第六反射镜RM6用于接收第四反射镜RM4反射的第二路脉冲幅度混沌激光并反射输出第二路脉冲幅度混沌激光；第五反射镜RM5用于在空间上准直第一路脉冲幅度混沌激光，第六反射镜RM6用于在空间上准直第二路脉冲幅度混沌激光；所述输出测试模块的半透半反射镜，包括第一半透半反射镜STM1、第二半透半反镜STM2和第三半透半反镜SMT3，用于将第二路脉冲幅度混沌激光透射和反射到镜片和测试设备中，第一半透半反镜STM1将第二路脉冲幅度混沌激光反射到光谱分析仪OSA中，第二半透半反镜STM2将第二路脉冲幅度混沌激光反射到数字储存示波器DSP中，第三半透半反镜STM3将第二路脉冲幅度混沌激光反射到光束质量分析仪CCD。...

【技术特征摘要】
1.一种激光二极管泵浦的全固态脉冲幅度混沌激光源，其特征在于，包括泵浦准直模块、谐振腔模块、输出测试模块，所述泵浦准直模块由激光二极管LD、第一凸透镜f1、第二凸透镜f2和第一反射镜RM1组成；所述谐振腔模块由第二反射镜RM2、泵浦镜PM、Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2、半导体可饱和吸收镜SESAM、第三反射镜RM3和第四反射镜RM4组成；所述输出测试模块由第五反射镜RM5、第一半透半反镜STM1、光谱仪OSA、第二半透半反镜STM2、数字存储示波器DSP、第三半透半反镜STM3、光束质量分析仪CCD和第六反射镜RM6组成；泵浦准直模块的激光二极管LD，用于为谐振腔提供光泵浦；泵浦准直模块的第一凸透镜f1和第二凸透镜f2用于将从光纤耦合输出的泵浦激光在空间上准直并且聚焦，第一反射镜RM1用于将泵浦激光反射谐振腔模块；所述谐振腔模块的第二反射镜RM2用于接收由第一反射镜RM1反射的泵浦激光，并将泵浦激光反射通过泵浦镜PM达到Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA中，Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA为激光增益介质，用于接收泵浦激光，并且产生增益激光；泵浦镜PM、第一凹面镜M1、输出镜OC、第二凹面镜M2和半导体可饱和吸收镜SESAM形成封闭谐振腔，形成增益激光振荡条件；所述谐振腔模块的泵浦镜PM用于接收Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA产生的增益激光，并将增益激光反射到第一凹面镜M1上，第一凹面镜M1用于接收Nd:LaMgAl11O19激光晶体Nd:LMA产生的增益激光，并将增益激光反射到输出镜OC上；输出镜OC用于接收第一凹面镜M1反射的增益激光，将增益激光反射到第二凹面镜M2上，并且耦合输出第一路脉冲幅度混沌激光；第二凹面镜M2用于接收输出镜OC反射的增益激光，并将增益激光反射到半导体可饱和吸收镜SESAM；半导体可饱和吸收镜SESAM用于接收第二凹面镜M2反射的增益激光，并将增益激光原路返回到第二凹面镜M2、输出镜OC、第一凹面镜M1、泵浦镜PM上形成封闭回路；第二凹面镜M2镜将增益激光反射到输出镜OC上时将耦合输出第二路脉冲幅度混沌激光；所述输出测试模块的第五反射镜RM5用于接收第三反射镜RM3反射的第一路脉冲幅度混沌激光并反射输出第一路脉冲幅度混沌激光；第六反射镜RM6用于接收第四反射镜RM4反射的第二路脉冲幅度混沌激光并反射输出第二路脉冲幅度混沌激光；第五反射镜RM5用于在空间上准直第一路脉冲幅度混沌激光，第六反射镜RM6用于在空间上准直第二路脉冲幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：高子叶，邓涛，林晓东，唐曦，樊利，夏光琼，吴正茂，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50