一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法技术

本发明专利技术提供了一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法，属于可调谐激光领域。包括泵浦源、耦合系统、光学谐振腔、自调谐晶体、压电旋转电机、电机控制器；通过电机控制器驱动旋转电机旋转，最终实现可调谐激光输出。本发明专利技术利用增益晶体的双折射特性，通过改变晶体光轴与入射面的夹角来实现其选频作用，获得可调谐激光输出，由于增益晶体与调谐元件合二为一，相比于传统的可调谐激光器，其腔内元件少，结构紧凑稳定，便于操作，具有较高的实用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法


[0001]本专利技术涉及可调谐激光
，更具体地说，涉及一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法。

技术介绍

[0002]可调谐激光由于可以精确匹配原子的跃迁吸收线，故被广泛应用于原子俘获与冷却、光谱分析、精密测量及量子计算等量子科学方面的研究。此外，利用倍频技术获得的可调谐的蓝紫光可应用于光钟、光存储、医学等方面科学研究，还可以泵浦OPO、OPA腔产生非经典光场，用于量子信息存储与释放，为量子保密通讯提供信息载体。
[0003]目前，可供选择的可调谐激光器一般通过在腔内加入选频元件，通过不断改变入射光与选频元件的光轴的夹角来实现可调谐激光输出，最常用的是石英双折射滤波片。但是由于额外调谐元件的插入使得腔内元件增多、腔内损耗增大，不利于功率的提升及激光的稳定运转。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种紧凑稳定的自调谐激光器及实现自调谐激光器的方法，能够简化可调谐激光器的腔结构，通过将增益晶体与调谐元件合二为一，减小腔内损耗，增加激光器稳定性，推动可调谐激光器向小型化，性能稳定化方向发展。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种紧凑稳定的自调谐激光器，包括泵浦源、耦合系统、光学谐振腔、自调谐晶体、旋转电机、电机控制器；泵浦源产生的泵浦激光经耦合系统的聚焦作用，射入光学谐振腔内；光学谐振腔至少包括两个相对设置的腔镜；自调谐晶体设置于光学谐振腔的两个腔镜之间的光路上，自调谐晶体连接旋转电机，并通过旋转电机带动进行旋转，改变自调谐晶体光轴与入射面的夹角，实现输出激光波长调谐；电机控制器用于控制旋转电机。
[0006]其中，泵浦源为全固态激光器、半导体激光器、染料激光器、气体激光器或者光纤激光器；泵浦源为脉冲激光器或者连续激光器，泵浦方式为端面泵浦。
[0007]其中，光学谐振腔为行波腔或者驻波腔；当光学谐振腔为行波腔时，在光学谐振腔内加光学单向器，或通过在腔外反向行波输出端加高反镜，将反向光自注入腔内实现单向行波运转。
[0008]其中，自调谐晶体安装在一个带有冷却水循环通道的晶体炉中，用于及时带走泵浦过程中沉积在晶体内部的热；晶体炉安装在一个二维调节镜架上，用于保证在自调谐晶体旋转过程中其表面与泵浦光的夹角不变；二维调节镜架固定在旋转电机上，用于电机控制器的驱动下，以不同的步长分别在顺时针和逆时针方向匀速旋转。
[0009]其中，自调谐晶体为双折射型增益晶体，可以是Ti:sapphire晶体、K5Nd(MoO4)4晶体、La3Ga5SiO
14
:Nd
3+
晶体或者Rb5Nd(MoO4)4晶体等具有双折射特性的增益晶体。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种实现紧凑稳定的自调谐激
光器的方法，用于构建如前述技术方案的紧凑稳定的自调谐激光器，包括步骤：1）由泵浦源出射的激光光束经耦合系统聚焦后作用于光学谐振腔内的自调谐晶体，经自调谐晶体受激辐射过程产生荧光，通过光学谐振腔（3）的选模和放大过程产生激光；2）通过电机控制器驱动旋转电机使得自调谐晶体旋转，从而改变自调谐晶体光轴与入射面的夹角，使得输出激光波长发生连续性改变。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的紧凑稳定的自调谐激光器，其中的自调谐晶体作为增益介质又作为调谐元件，有效降低了腔内损耗，提高了输出功率；结构更加简单、稳定，便于操作；适用性强，可以使用全固态激光器、半导体激光器，染料激光器、气体激光器或者光纤激光器作为泵浦源；同时随着更多新的具有双折射特性的增益晶体的发现，均可以通过将晶体加工成单片或多片组合状，实现不同波段的调谐。
附图说明
[0012]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器的第一实施方式的结构示意图；图2为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器的第一实施方式中自调谐晶体的设置示意图；图3为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器第一实施方式中实现的自调谐钛宝石激光器的调谐结果示意图；图4为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器的第二实施方式的结构示意图；图5为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器的第三实施方式的结构示意图；图6为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器的第四实施方式的结构示意图；图7为本专利技术提供的一种紧凑稳定的自调谐激光器的第五实施方式的结构示意图。
具体实施方式
[0013]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0014]本专利技术提供了一种紧凑稳定的自调谐激光器，包括泵浦源1、耦合系统2、光学谐振腔3、自调谐晶体4、旋转电机5、电机控制器6；泵浦源1产生的泵浦激光经耦合系统2的聚焦作用，射入光学谐振腔3内；光学谐振腔3至少包括两个相对设置的腔镜；自调谐晶体4设置于光学谐振腔3的两个腔镜之间的光路上，自调谐晶体4连接旋转电机5，并通过旋转电机5带动进行旋转，改变自调谐晶体4光轴与入射面的夹角，实现输出激光波长调谐；电机控制器6用于控制旋转电机5。
[0015]其中，泵浦源1为全固态激光器、半导体激光器、染料激光器、气体激光器或者光纤激光器；泵浦源1为脉冲激光器或者连续激光器，泵浦方式为端面泵浦。
[0016]其中，光学谐振腔3为行波腔或者驻波腔；当光学谐振腔3为行波腔时，在光学谐振腔3内加光学单向器，或通过在腔外反向行波输出端加高反镜，将反向光自注入腔内实现单向行波运转。
[0017]其中，自调谐晶体4安装在一个带有冷却水循环通道的晶体炉中，用于及时带走泵浦过程中沉积在晶体内部的热；晶体炉安装在一个二维调节镜架上，用于保证在自调谐晶
体4旋转过程中其表面与泵浦光的夹角不变；二维调节镜架固定在旋转电机5上，用于电机控制器6的驱动下，以不同的步长分别在顺时针和逆时针方向匀速旋转。
[0018]其中，自调谐晶体4为双折射型增益晶体，可以是Ti:sapphire晶体、K5Nd(MoO4)4晶体、La3Ga5SiO
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:Nd
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晶体或者Rb5Nd(MoO4)4晶体等具有双折射特性的增益晶体。
[0019]实施例1：一种紧凑稳定的自调谐钛宝石激光器，如图1所示，包括泵浦源1、耦合系统2、环形谐振腔3、自调谐钛宝石晶体4、旋转电机5、电机控制器6、第一腔镜7、第二腔镜8、第三腔镜9、第四腔镜10、自注入高反镜11。
[0020]泵浦源1发射光的中心波长为532 nm，也可以是其发出的激光经耦合系统2整形聚焦后入射到放置在四镜环形谐振腔3中的自调谐钛宝石晶体4上。如图2所示，自调谐晶体4由三片厚度分别为1 mm，2 mm，4mm的钛宝石晶体及四片厚度为0.5 mm的石英垫片光胶而成，三片钛宝石晶体彼此平行，其光轴平行于晶体表面且彼此平行。环形谐振腔3采用四镜环形谐振腔结构，总腔长仅为333mm。第一腔镜7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑稳定的自调谐激光器，其特征在于，包括泵浦源（1）、耦合系统（2）、光学谐振腔（3）、自调谐晶体（4）、旋转电机（5）、电机控制器（6）；所述泵浦源（1）产生的泵浦激光经耦合系统（2）的聚焦作用，射入光学谐振腔（3）内；所述光学谐振腔（3）至少包括两个相对设置的腔镜；自调谐晶体（4）设置于所述光学谐振腔（3）的两个腔镜之间的光路上，所述自调谐晶体（4）连接所述旋转电机（5），并通过所述旋转电机（5）带动进行旋转，改变所述自调谐晶体（4）光轴与入射面的夹角，实现输出激光波长调谐；所述电机控制器（6）用于控制所述旋转电机（5）。2.根据权利要求1所述的紧凑稳定的自调谐激光器，其特征在于，所述泵浦源（1）为全固态激光器、半导体激光器、染料激光器、气体激光器或者光纤激光器；所述泵浦源（1）为脉冲激光器或者连续激光器，泵浦方式为端面泵浦。3.根据权利要求1所述的紧凑稳定的自调谐激光器，其特征在于，所述光学谐振腔（3）为行波腔或者驻波腔；当光学谐振腔（3）为行波腔时，在光学谐振腔（3）内加光学单向器，或通过在腔外反向行波输出端加高反镜，将反向光自注入腔内实现单向行波运转。4.根据权利要求1所述的紧凑稳定的自调谐激光器，其特征在于，所述自调谐晶体（4）安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢华东，魏娇，靳丕铦，苏静，彭堃墀，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：