腔长恒定的激光器制造技术

一种腔长恒定的激光器，包括由耦合输出腔板与复合全反射腔板构成的激光谐振腔内置有激光工作物质。其中复合全反射腔板由分光板和两块全反射镜构成直角三角形的光路，在两块全反射镜之间的光路上置有由补偿元件和可饱和吸收总体构成的复合锁模元件。本发明专利技术具有当激光脉冲宽度改变时，激光谐振腔腔长恒定不变，保持激光器的长期稳定地运行。能够方便地改变激光脉宽。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种腔长恒定的激光器。已有技术中直腔式激光器，它的振荡器采用一端是全反射腔板，另一端是部分反射腔板构成激光谐振腔。在谐振腔内置有激光工作介质。为了获得短脉冲，再采用锁模技术，在激光谐振腔内增加锁模元件，获得锁模激光束输出。这一激光器除了具有调整简单的优点外，最大的缺点是激光稳定性差而且不易改变脉宽。专利ZL89105465.0提供一种“对撞脉冲主-被动锁模激光器”是在激光谐振腔内靠近输出耦合腔板一端有主动锁模元件。全反射腔板为复合全反射腔板。复合全反射腔板内有可饱和吸收体。这种激光器具有输出激光稳定和激光束脉宽大范围可调特性(覆盖了纳秒到皮秒的范围)。但是，该激光器改变脉冲宽度是依靠改变关键元件——可饱和吸收体来实现的。由于可饱和吸收体是置于激光谐振腔内的复合全反射腔板内，因此，一旦要改变脉冲宽度就要改变其可饱和吸收体(不但要改变品种，随之也改变厚度)而造成激光谐振腔的腔长的改变。为了将激光谐振腔的腔长修正成与主动锁摸元件工作频率相匹配，必需经过相当时间重新调整激光谐振腔的腔长，因此改变激光脉宽的速度受到限制，“脉宽大范围可调”的优点也就得不到很好的发挥。本专利技术的目的是提供一种腔长恒定的激光器，它既能稳定工作又能保证激光脉冲宽度在大范围内改变时，激光谐振腔腔长恒定。当改变激光脉冲宽度时，不需重新调整激光谐振腔的腔长。能够方便快速地改变激光脉宽，有利于实际应用。本专利技术的腔长恒定的激光器包括一端是输出耦合腔板1与另一端复合全反射腔板8构成激光谐振腔。在激光谐振腔内置有激光工作物质3。在输出耦合腔板1与激光工作物质3之间有一主动锁模元件2。其中复合全反射腔板8包含由分光板4，第一全反射镜5和第二全反射镜7构成的直角三角形光路，在第一全反射镜5与第二全反射镜7的光路中点上置有锁模元件6。锁模元件6是由补偿元件9和可饱和吸收总体10构成的复合锁模元件。所说的锁模元件6的可饱和吸收总体10包含n块可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An。所说的补偿元件9含n片补偿片B1、B2、B3、B4......Bn。其中n≥1。上述的可饱和吸收总体10中n块可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An，与补偿元件9中的补偿片B1、B2、B3、B4......Bn相对应地组合在一起，为A1+B1、A2+B2、A3+B3、......An+Bn。如图2所示。它们是排列成圆圈形，或排列成一字形。当激光谐振腔内增加作为锁模元件6的复合锁模元件的同时，腔内也就增加补偿元件9，并且，改变锁模元件6中的可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An的同时激光谐振腔内的补偿片B1、B2、B3、B4......Bn也随之改变，补偿片补偿了由于改变可饱和吸收体所带来的光程变化，使激光谐振腔的腔长得到了补偿而恒定不变。因保持了激光谐振腔的腔长恒定，永久地保证腔长与主动锁模元件的电子振荡频率精密地匹配，从而工作长期稳定。本专利技术提供的复合锁模元件中的补偿片B1、B2、B3、B4......Bn经过精确计算加工而成。它的光学厚度与可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An的光学厚度相互对应并严格保持总光学厚度之和相同，都等于某一恒定值，如图2。补偿片B1、B2、B3、B4......Bn的光学厚度t1、t2、t3......tn与可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An的光学厚度d1、d2、d3、d4......dn相互对应，符合规律d1+t1＝d2+t2＝...＝dn+tn＝M常数各种厚度补偿片B1、B2、B3、B4......Bn，与可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An相互对应地排列成圆圈形时，锁模元件6为转动式。如图3-1所示。当相互排列成一字形时，锁模元件6为移动式。如图3-2所示。复合锁模元件构成的锁模元件6固定在复合全反射腔板8中直角三角形光路中第一全反射镜5与第二全反射镜7之间光路的中点处(为对撞点)如图4。上述构成补偿元件9的补偿片B1、B2、B3、B4......Bn是由光学玻璃体构成的。构成可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An是由染料构成的，或由晶体构成。染料如染料片，液体染料。晶体中，如氟化锂晶体，石榴石晶体等。本专利技术的腔长恒定激光器的结构适用于各种主被动锁模激光器。激光脉宽可随时改变，但激光谐振腔的腔长保持不变，激光器可以稳定地工作。这个优点非常有利于现代科学的需要。本专利技术的优点是，激光谐振腔内加入了复合锁模元件作为锁模元件6，当改变激光脉冲宽度时，虽然改变锁模元件6中的可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An，但是，同时也改变了补偿元件9中的补偿片B1、B2、B3、B4......Bn，使激光谐振腔的腔长保持恒定不变，不需再作其它的修正。这就有利于激光脉宽的快速切换，有利于应用和实施。激光器工作的稳定性不再因改变脉冲宽度而变坏。激光器做到长期稳定运行。提高了激光器的适应性。使其适用于多种学科高难度工作的需要。 附图说明图1为本专利技术腔长恒定的激光器的激光谐振腔结构示意图。图2为本专利技术激光谐振腔内锁模元件6中可饱和吸收总体10与补偿元件9相互匹配的示意图。图3为本专利技术激光谐振腔内作为锁模元件6的复合锁模元件的结构示意图。其中图3-1为可饱和吸收总体10中的可饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An与补偿片B1、B2、B3、B4......Bn相互对应地组合在一起，排成圆圈形，锁模元件6为转动式的示意图。图3-2为饱和吸收体A1、A2、A3、A4......An与补偿片B1、B2、B3、B4......Bn相互对应地组合在一起，排列成一字形，锁模元件6为移动式的示意图。图4为实施例中，锁模元件6为转动式的，置于第一反射镜5与第二反射镜7之间光路中点的示意图。实施例如图1所示的腔长恒定的激光器的激光谐振腔的结构。置于第一全反射镜5与第二全反射镜7之间光路中点的锁模元件6中，可饱和吸收总体10中含有可饱和吸收体的数量n＝4，即可饱和吸收体为A1、A2、A3、A4；相对应的补偿元件9中含补偿片的数量也是n＝4，即补偿片为B1、B2、B3、B4。本实施例中可饱和吸收体A1是由染料片构成的，A2是由液体染料构成的，A3是由氟化锂晶体构成的，A4是由石榴石晶体构成的。它们的光学厚度分别是d1＝0.1mm，d2＝6mm，d3＝20mm，d4＝15mm。本实施例中补偿元件9的补偿片B1、B2、B3、B4是光学玻璃体(K9)构成的。它们的光学厚度分别为t1＝19.9mm，t2＝14mm，t3＝0，t4＝5mm。上述的可饱和吸收体A1、A2、A3、A4与补偿片B1、B2、B3、B4相互对应地组合在一起，为A1+B1、A2+B2、A3+B3、A4+B4排列成圆圈形，则锁模元件6为转动式，如图4所示。它们光学厚度符合规律d1+t1＝0.1mm+19.9mm＝20mmd2+t2＝6mm+14mm＝20mm d3+t3＝20mm+0mm＝20mmd4+t4＝15mm+5mm＝20mm由上述四式看出均为常数。上述本实施例的锁模元件6置于激光谐振腔内的复合全反射腔板8内，当快速切换脉宽时，激光谐振腔的腔长始终保持为1.5米、激光谐振腔的振荡电工频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种腔长恒定的激光器，包括一端是输出耦合腔板（１）与另一端复合全反射腔板（８）构成的激光谐振腔内置有激光工作物质（３），在输出耦合腔板（１）与激光工作物质（３）之间有主动锁模元件（２），其中复合全反射腔板（８）包含由分光板（４），第一全反射镜（５）和第二全反射镜（７）构成的直角三角形的光路，在第一全反射镜（５）和第二全反射镜（７）之间的光路中点上置有锁模元件（６），其特征在于所说的锁模元件（６）是由补偿元件（９）和可饱和吸收总体（１０）构成的复合锁模元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳斌，徐至展，林礼煌，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]