一种新型激光器制造技术

一种新型激光器涉及激光器领域。不同波长的光由反射光栅的零级入射时，其一级衍射角是不同的。对要选择的双波长来说，利用合适的反射光栅，使得它们的一级衍射分别沿不同的光路通过激光工作介质与全反射镜构成相互独立的激光谐振腔以满足激光的振荡增益要求，在反射光栅的零级得到双波长激光输出。本设计能够很方便地得到双波长激光或者单波长激光的输出，具有结构简单，设计控制容易，波长范围在一定范围内可以调整，输出的双波长之间的能量比可调节等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光器。
技术介绍
双波长激光器在激光应用领域，如测量、医学等方面，有着很好的发展前 景，某些连续双波长激光器、脉冲双波长激光器等已经研制成功并有若干国内专禾'J (02117364.8 、 03152818.X 、 99108774.7 、 02148544.5 、 97116089.9、 200510043830.3等)。在双波长激光器的设计方案中，主要 是通过平衡激光器中双波长的增益系数来实现；或者通过更为复杂的系统设计， 在不同增益介质实现不同波长输出再进行藕合。本专利技术提供了一种新型双波长 激光器的设计，该设计依靠反射光栅和全反射镜构成的激光谐振腔，能够很方 便地得到双波长激光或者单波长激光的输出，具有结构简单，控制容易，波长 范围在一定范围内可以调整，输出的双波长之间的能量比可调节等特点，可应 用于多通道跃迁性质的固体或液体等多种物质为激光介质的激光器，特别适合 于产生相近谱线的双波长激光。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用光栅对不同波长的光衍射角不同，由反射光栅、激 光工作介质、全反射镜和泵浦光源构成光栅双波长激光器，得到双波长激光的 输出。本专利技术的技术特点如下 1、 一种新型激光器，包括激光工作介质，用于泵浦所述激光工作介质以使激光 介质形成粒子数反转分布的泵浦系统，由全反射镜和反射光栅组成的激光谐振 腔，通过选择反射光栅参数及角度，实现单波长或者双波长激光输出。2、 如项1所述的激光器，其特征在于通过调整反射光栅角度，调节激光输出中两波长之间的能量比。3、 如项1或2所述的激光器，其特征在于采用如下方式选择所述的反射光栅参数及角度，根据激光介质中两种波长的增益强弱，选择光栅参数和角度，使增益较强的波长，光栅的反馈较弱，对增益较弱的波长，光栅的反馈较强。4、 如项l所述的激光器，其特征在于其激光工作介质为固体或液体。5、 如项1所述的激光器，其特征在于激光器的工作方式为脉冲、准连续或者连续式。本专利技术的优选方案之一为由于不同波长的光在反射光栅上的零级衍射方向一致，而其一级衍射方向是不同的。对要选择输出的双波长激光来，光栅对它们的一级衍射方向不同，利用合适的反射光栅，在通过激光工作介质与全反射镜构成的振荡光路上，反射光栅对两波长激光的反馈均满足激光的振荡增益要求，在反射光栅的零级即得到双波长激光输出。反射光栅和激光工作介质、全反射镜、泵浦光源等构成的激光器如附图所示，其中l表示激光器的泵浦源，可以是氙灯、氪灯、LD激光等；2是激光工作介质，固体(晶体、陶瓷、玻璃)、液体等常用激光工作介质都适用于本激光器；3为全反射镜，对本激光器所需要的双波长起全反射作用；4是激光器输出的双波长中波长较短的光路，其与该波长在光栅上的一级衍射方向是一致的；5则是激光器输出的双波长中波长较长的光路，也是其在光栅上的一级衍射方向；6代表泵浦光的入射；7为反射光栅，对激光器所需要的双波长在一级衍射方向上具有较高的反射率；8是反射光栅的零级衍射方向，也是双波长激光的输出方向。整个系统中与通常使用的激光器的主要区别在于使用反射光栅取代了常用的输出介质镜，通过光栅的一级衍射为谐振腔提供必要的反馈使激光在腔内来回振荡并不断增益，形成的激光再通过光栅的零级衍射输出。本激光器利用了光栅的衍射，当光入射到光栅时会产生衍射现象，光的波长不同，其衍射角也不一样。对于垂直入射的光，n级衍射的衍射角e与入射光波长A之间存在关系2dsin0,n入(n=0， ±1， ±2……，d:光栅常数)。因此，利用光栅能够从一束光中将波长不同的光分离出来。根据这一原理，设计了光栅双波长激光器。选择合适参数的反射光栅(能够使选定的两波长充分分离且有很高的反射率)，使激光器所需要的双波长激光的一级衍射方向分别对应光路4和5，光束之间的夹角为a，并且两光路4、 5能同时通过激光工作介质1。光路4、 5之间的夹角a很小，因此两者都可以认为是近光轴传播的光，对它们在由反射光栅7和全反射镜3构成的谐振腔之间的往返传播过程能够用近似的几何传播来描述，认为它们能在腔内多次往返传播而不逸出谐振腔。当激光工作介质2受到光泵浦时，在由全反射镜3、激光工作介质2、反射光栅7组成的激光谐振腔中，当增益达到并超过激光输出阈值时，两个波长的光分别沿光路4、 5形成振荡，并从光栅的零级衍射方向8输出双波长激光。无论光栅双波长激光器是处于连续、准连续或者脉冲工作方式，其基本工作原理不变，该设计方案都是适用的，只要激光工作介质2能够满足双波长激光的增益要求。为了得到合适的双波长输出功率比值，可以通过光栅参数的设计，使两波长的一级衍射效率不同从而改变它们在谐振腔内的耦合效率和增益系数；同时也可以通过调整光栅角度来改变激光器中输出的双波长的能量比。改变光栅一级衍射方向4、 5与激光工作介质2对称轴(光轴，附图中的虚线)之间的夹角，如光路4，靠近光轴，则在光束逸出前能够在激光谐振腔中产生更多次的往返振荡(有效振荡)，得到更多的增益从而降低该波长激光的输出阈值；同时另一波长的一级衍射方向5逐渐偏离光轴，使得其有效振荡次数减少，得到的增益减少，激光输出阈值相应上升。当调整光栅角度超过一定范围，光束4依然能够得到足够增益保持激光输出，而光束5由于增益太弱甚至无法通过激光工作介质2，所以无法形成谐振输出激光；反之亦然。处在中间状态时，两者同时输出。这样，就能在同一激光器上实现两个不同波长的分别输出和双波长的同时输出，而无需其它特殊设计。附图说明附图为光栅双波长激光器示意图。具体实施例方式1、 1052nm和1062nmNd: YAG光栅双波长激光器以Nd: YAG激光晶体作为激光工作介质，按照附图所示的工作原理，调整反射光栅与Nd: YAG激光晶体光轴的夹角，在零级衍射上得到了激光输出，经过反射式光栅单色仪测量，证明得到的是1052nm和1062nm的双波长激光。2、 1052nm和1062nmNd: YAG光栅激光器以Nd: YAG激光晶体作为激光工作介质，按照附图所示的工作原理，调整反射光栅与Nd: YAG激光晶体光轴的夹角，在零级衍射上得到了激光输出，反射光栅处于不同角度时的激光输出经过反射式光栅单色仪测量，证明能够得到1052nm单波长激光输出、1052nm和1062nm同时双波长激光输出以及1062nm单波长激光输出。3、 1073nm和1080nm光栅激光器以Nd: YAP激光晶体作为激光工作介质，按照附图所示的工作原理，调整反射光栅与Nd: YAP激光晶体光轴的夹角，在零级衍射上得到了激光输出，反射光栅处于不同角度时的激光输出经过反射式光栅单色仪测量，证明能够得到1073nm单波长激光输出、1073nm和1080nm同时双波长激光输出以及1080nm单波长激光输出。4、 1062nm和1064nm光栅激光器以Nd: YV04激光晶体作为激光工作介质，按照附图所示的工作原理，调整反射光栅与Nd: YV04激光晶体光轴的夹角，在零级衍射上得到了激光输出，反射光栅处于不同角度时的激光输出经过反射式光栅单色仪测量，证明能够得到1062nm单波长激光输出、1062nm和1064nm同时双波长激光输出以及1064nm单波长激光输出。权利要求1、一种新型激光器，包括激光工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型激光器，包括激光工作介质，用于泵浦所述激光工作介质以使激光介质形成粒子数反转分布的泵浦系统，由全反射镜和反射光栅组成的激光谐振腔，其特征在于：通过选择反射光栅参数及角度，实现单波长或者双波长激光输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凌雄，张戈，黄呈辉，魏勇，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]