偏振态可调的连续及锁模激光器制造技术

偏振态可调的连续及锁模激光器，属光电子、激光领域。由抽运源、准直聚焦系统、激光谐振腔及放置激光器系统的水平底板（２２）组成，激光谐振腔内设置一晶体（７），其特征在于：晶体的两通光面相互平行，晶体位于激光谐振腔的束腰处，且抽运光的光斑和激光谐振腔的光斑模式在晶体中匹配；晶体在激光谐振腔中以空间旋转角度θ放置，激光谐振腔中设置有水平偏转角可以微调的端镜；其中所述的空间旋转角度θ等于晶体中的寻常光和非寻常光组成的平面平行于激光器底板时的角度。当输出连续光时，端镜为输出耦合镜，输出锁模光时，端镜为半导体可饱和吸收镜。本实用新型专利技术实现了输出激光在水平偏振和垂直偏振间转换，不需要改变任何腔参数及元件，操作简单。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种偏振态可调的连续及锁模激光器，属光电子、激光领域。
技术介绍
对于由掺Yb3+晶体做激光介质的固体激光器来说，由于此类晶体的掺杂浓度可以做的很高，晶体可以做的很薄，因此很适于用半导体激光器做抽运源，从而使激光器的总体积大大缩小；此类激光器的吸收波长在976nm附近，正是半导体激光器发光的波长。近年来，半导体技术的发展使半导体激光器工艺已经成熟，走进了市场，因为此类激光器具有丰富的抽运光资源，所以掺Yb3+的固体激光器得到了广泛的开发和应用。目前制作出的激光器有连续光及脉冲锁模激光器。但在某些应用中，无论是连续光还是锁模脉冲光，需要输出光是偏振光，且偏振态可调。在一般固体激光器中，由于晶体的双折射效应，输出光中既包含p偏振光也包含π偏振光，若想输出某一方向的偏振光，通常在实验中是将晶体切割成布儒斯特角，得到某一种偏振光。若想得到另外一种偏振光，需要改变腔的结构，重新调整腔参数，操作起来不但程序复杂，而且还严重影响了仪器的使用效率。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，克服上述激光器需重新调整腔结构及参数来改变输出光两种偏振态的缺点；并克服自倍频激光器中晶体无法同时满足按相位匹配角切割及布儒斯特角切割来得到偏振光的缺点。为解决上述问题，本技术对系统进行了改进，设计了一种偏振态可调的连续及锁模激光器。所采用的技术方案是，所述的激光器由抽运源15、准直聚焦系统、激光谐振腔及放置激光器系统的水平底板22组成，激光谐振腔内设置一晶体7，其特征在于晶体7的两通光面相互平行，晶体7位于激光谐振腔的束腰处，且抽运光的光斑和激光谐振腔的光斑模式在晶体中匹配；晶体7的两端面垂直于抽运光，在激光谐振腔中以空间旋转角度θ放置，激光谐振腔中设置有水平偏转角可以微调的端镜，其中所述的空间旋转角度θ等于晶体中的寻常光20和非寻常光21组成的平面平行于激光器底板时的角度。当激光器输出连续光时，在激光谐振腔中设置的水平偏转角可以微调的端镜设置为输出耦合镜8；当激光器输出锁模光时，在激光谐振腔中设置的水平偏转角可以微调的端镜设置为半导体可饱和吸收镜14。采用本技术所提出的偏振态可调的连续及锁模激光器，使激光器无论工作在连续输出状态还是锁模输出状态，不用改变激光腔的结构，只需微调激光谐振腔的端镜，就可实现输出激光在两个相互垂直的偏振态之间转换。对于自倍频晶体做增益介质的激光腔中，可在保证倍频条件的相位匹配角切割下，不改变激光腔的结构和腔参数，只需微调端镜，即可使输出激光自由的在两种相互垂直的偏振状态之间转换，得到连续输出或锁模脉冲输出。对于某些自倍频晶体，如YbYAB晶体，由于两种偏振光的倍频效率相差很大，p偏振光的倍频效率极低，当激光处于此偏振态时，几乎没有倍频光输出；而π偏振光的倍频效率很高，激光处于此状态时，输出高的倍频偏振光。因此此结构的激光器也可实现在基频光和倍频光之间转换，而不用改变激光腔结构。附图说明图1是测试晶体空间旋转角度θ的原理图的俯视图。1.He-Ne激光器，2.准直透镜，7.激光晶体，5.聚焦透镜，19.白屏，20.寻常光在白屏上的聚焦光斑，21.非寻常光在白屏上的聚焦光斑，22.底板。图2是连续激光输出装置原理图的俯视图。15.抽运激光器，2.准直透镜，3.滤光片a，4.滤光片b，5.聚焦透镜，6.双色输入镜，7.以空间旋转角度θ放置的激光晶体，8.输出耦合镜，9.光路分布，22.底板。图3是锁模脉冲激光输出装置原理图的俯视图。15.抽运激光器，2.准直透镜，3.滤光片a，4.滤光片b，5.聚焦透镜，6.双色输入镜，7.以空间旋转角度θ放置的激光晶体，10、11光路折叠镜，12.光路分布，13.输出镜，14.半导体可饱和吸收镜，16.偏振棱镜，17.P偏振光输出，18.π偏振光输出，22.底板。具体实施方式用He-Ne激光器测试激光晶体的空间旋转角度θ，见附图1。两透镜2、5组成一望远镜系统，将晶体7置于两个透镜之间的共焦点处，并在第二个透镜后的焦平面处放置一个白屏19。He-Ne激光器发出的激光通过透镜2聚焦到晶体上，由于晶体的双折射效应，晶体中会有寻常光和非寻常光共存，在白屏上可看到有两个光斑。当以测试系统的近轴光束为轴心旋转晶体7时，白屏19上的寻常光光斑20不动，非寻常光光斑21绕20旋转。选择晶体的空间旋转角度θ，使晶体中寻常光和非寻常光组成的平面平行于测试系统的底板，记下晶体7的空间旋转角度θ的位置。此过程完成了激光晶体空间旋转角度θ的测试。实施例1本实施例为激光器工作在连续激光输出状态时的装置，参见图2，为激光器俯视图。晶体7在激光腔中的空间旋转角度θ等于按图1中的方法选择好的角度，调整激光腔腔参数，首先输出激光。抽运激光器15是整个系统的能量源，准直、聚焦透镜2和5是将抽运激光聚焦到激光晶体7上；两透镜间的滤光片3和4是防止振荡光和倍频光反馈回抽运激光器而使抽运源遭到损坏；输入镜6和输出耦合镜8构成谐振腔，产生激光。9是抽运光光路图。在此基础上，微调输出镜耦合8的水平倾斜角度，在输出耦合镜8后的屏幕上会看到水平方向上有两个激光光斑交替出现，这两个光斑即是相互垂直的偏振输出光。将输出耦合镜8固定在一个位置，使输出激光最大，用偏振棱镜判断它的偏振方向，此时输出的是一种方向的偏振光。当水平调节输出耦合镜8的偏转角时，输出光会由最大变到无输出，再继续调整偏转角，则会得到另一个方向的偏振光。即实现了输出光在两种偏振态间变化。实施例2 本实施例为激光器工作在锁模激光输出状态时的装置俯视图。晶体7在激光腔中的空间旋转角度θ等于按图1中的方法选择好的角度，参见图3。图3中元件2-7及15和图2中相应的元件作用一样，就不再重复。腔镜6、10、11、13与14构成谐振腔，镜10、11是光路折叠镜，10是带有曲率的全反镜，使腔内光束不发散；镜11是平面全反镜，起折叠光路的作用。半导体可饱和输出镜14是由MOCVD技术生长的量子阱可饱和吸收体，维持激光器锁模运转。激光从输出耦合镜13输出。微调可饱和吸收镜14的水平倾斜角度，两个相互垂直的偏振输出激光在水平位置上交替出现。在输出镜13后放置一偏振棱镜16，调节14的偏转角时，P偏振光17和π偏振光18会在两个相互垂直的方向交替出现，从而实现了不改变激光腔参数的情况下，实现了输出光在两种偏振态间变化。权利要求1.偏振态可调的连续及锁模激光器，由抽运源(15)、准直聚焦系统、激光谐振腔及放置激光器系统的水平底板(22)组成，激光谐振腔内设置一晶体(7)，其特征在于晶体(7)的两通光面相互平行，晶体(7)位于激光谐振腔的束腰处，且抽运光的光斑和激光谐振腔的光斑模式在晶体中匹配；晶体(7)的两端面垂直于抽运光，在激光谐振腔中以空间旋转角度θ放置，激光谐振腔中设置有水平偏转角可以微调的端镜，其中所述的空间旋转角度θ等于晶体(7)中的寻常光(20)和非寻常光(21)组成的平面平行于激光器底板(22)时的角度。2.根据权利要求1所述的偏振态可调的连续及锁模激光器，其特征在于当激光器输出连续光时，在激光谐振腔中设置的水平偏转角可以微调的端镜设置为输出耦合镜(8)；当激光器输出锁模光时，在激光谐振腔中设置的水平偏转角可以微调的端镜设置为半本文档来自技高网...

【技术保护点】
偏振态可调的连续及锁模激光器，由抽运源（１５）、准直聚焦系统、激光谐振腔及放置激光器系统的水平底板（２２）组成，激光谐振腔内设置一晶体（７），其特征在于：晶体（７）的两通光面相互平行，晶体（７）位于激光谐振腔的束腰处，且抽运光的光斑和激光谐振腔的光斑模式在晶体中匹配；晶体（７）的两端面垂直于抽运光，在激光谐振腔中以空间旋转角度θ放置，激光谐振腔中设置有水平偏转角可以微调的端镜，其中所述的空间旋转角度θ等于晶体（７）中的寻常光（２０）和非寻常光（２１）组成的平面平行于激光器底板（２２）时的角度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晏蓉，张志刚，胡江海，于未茗，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]