一种高偏振消光比双工作模式激光系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高偏振消光比双工作模式激光系统，按照光学路径依次包括平面反射镜、小孔光阑、第一激光模块、旋光器、第二激光模块、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、声光Q开关和平面输出镜；第二偏振分光棱镜位于第一偏振分光棱镜的一侧，构成U型腔结构，第一激光模块和第二激光模块均包括二极管侧面泵浦源和激光晶体，二极管侧面泵浦源的泵浦波长为808nm；激光系统的输出波长为1319nm。本实用新型专利技术所公开的激光系统可以实现1319nm连续和纳秒脉冲激光输出，同时保证线偏振消光比大于30dB，能够提升在光电对抗和非线性频率变换领域的实际应用效果。领域的实际应用效果。领域的实际应用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高偏振消光比双工作模式激光系统


[0001]本技术涉及一种激光系统，特别涉及一种高偏振消光比双工作模式激光系统。

技术介绍

[0002]1319nm波长Nd:YAG激光器因其波长的特殊性，被广泛应用于光电对抗、光纤通信、激光医疗及非线性频率变换等众多领域。特别地，在光电对抗领域，对输出激光的光束质量和功率有着很高要求，工作模式以大功率连续和准连续激光器为主。再有，在非线性频率变换应用领域，1319nm激光能够与1064nm合频产生589nm激光，用于地基天文望远镜的自适应光学系统，或作为二次谐波产生红光的基频源，这就要求输出激光具备极高的偏振消光比以提高合频或倍频效率和功率。
[0003]目前，国内外对于1319nm光源的研发主要以连续输出模式为主，效率只有8％
‑
12％，原因在于Nd:YAG的最强发射峰在1064nm处，在1319nm处的增益较小。而且报道的光束质量普遍较差，这是由于腔型结构多采用对称平平腔的设计，对于热透镜效应的抑制有着较高要求。另一方面对于高功率纳秒脉冲系统成果少有报道，尤其输出激光的偏振消光比这一重要指标难以提升，虽然可以采用基于普克尔盒(Pockels cells)的电光调制(EOM)实现线偏振纳秒激光的输出，然而偏振消光比不高。
[0004]目前针对1319nm波段包括商用的激光器偏振消光比只能达到约100：1(20dB)，未见有超过1000：1(30dB)的报道，这极大限制了1319nm激光系统的应用。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本技术提供了一种高偏振消光比双工作模式激光系统，以达到实现1319nm连续和纳秒脉冲激光输出，同时保证线偏振消光比大于30dB的目的。
[0006]为达到上述目的，本技术的技术方案如下：
[0007]一种高偏振消光比双工作模式激光系统，按照光学路径依次包括平面反射镜、小孔光阑、第一激光模块、旋光器、第二激光模块、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、声光Q开关和平面输出镜；所述平面反射镜、小孔光阑、第一激光模块、旋光器、第二激光模块、第一偏振分光棱镜位于一条直线上，所述第二偏振分光棱镜、声光Q开关和平面输出镜位于一条直线上，所述第二偏振分光棱镜位于第一偏振分光棱镜的一侧，构成U型腔结构，所述第一激光模块和第二激光模块均包括二极管侧面泵浦源和激光晶体，所述二极管侧面泵浦源的波长为808nm；所述激光系统的输出波长为1319nm。
[0008]上述方案中，所述平面反射镜表面镀膜，镀膜中心波长为1319nm，在
±
5nm范围内反射率>99.9％，对1064nm和1338nm激光透过率>99％。
[0009]上述方案中，所述小孔光阑的孔径变化范围为0.5～3mm。
[0010]上述方案中，所述二极管侧面泵浦源输出光功率为250～500W，满功率下对应激光晶体热透镜焦距f为120～180mm。
[0011]上述方案中，所述激光晶体为Nd:YAG圆柱棒状晶体，长度65～80mm，端面直径3～5mm，Nd
3+
的掺杂浓度为0.6％。
[0012]上述方案中，所述第一激光模块与平面反射镜之间距离为L1，L1长度为30～150mm，距离L1为激光晶体热透镜焦距f的0.2～1.2倍，所述第二激光模块与第一激光模块之间距离为L2，L2长度为50～250mm，L2长度为激光晶体热透镜焦距f的0.5～1.5倍，所述平面输出镜与第二激光模块之间的光路传播距离为L3，L3长度为150～300mm，L3长度为激光晶体热透镜聚焦f的1.2～2倍。
[0013]上述方案中，所述旋光器中心波长为1319nm，旋转角为90
°
，透过率>99.8％。
[0014]上述方案中，所述第一偏振分光棱镜和第二偏振分光棱镜的偏振消光比均为3000：1，损伤阈值高于15J/cm2。
[0015]上述方案中，所述声光Q开关的工作波长为1319nm，通光孔径为3mm，重复频率为1～100kHz。
[0016]上述方案中，所述平面输出镜表面镀膜，镀膜中心波长为1319nm，带宽10nm，反射率为60％～90％。
[0017]通过上述技术方案，本技术提供的一种高偏振消光比双工作模式激光系统具有如下有益效果：
[0018]1、本技术采用了两个激光模块串联的非对称稳定U型腔结构，在1319nm波段获得了较高的输出效率和功率，同时易于控制光束质量，提升激光器实际工作过程中的稳定性。
[0019]2、本技术通过在腔内依次设置两个高消光比的偏振分光棱镜，可以对输出激光偏振态进行调控，能够实现高消光比，并且在不同重复频率下保持较好的一致性。
[0020]3、本技术通过在腔内设置声光Q开关，可以实现连续和纳秒脉冲两种工作模式的任意切换，操作简单，能够提升在光电对抗和非线性频率变换领域的实际应用效果。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0022]图1为本技术实施例所公开的一种高偏振消光比双工作模式激光系统示意图。
[0023]图2为本技术实施例实测的激光波长示意图；
[0024]图3为本技术实施例实测连续工作模式最大输出功率及稳定性数据图；
[0025]图4为本技术实施例实测的光斑轮廓示意图；
[0026]图5为本技术实施例光束质量测试数据图；(a)代表x方向光束质量测试结果，(b)代表y方向光束质量测试结果；
[0027]图6为本技术实施例实测脉冲工作模式不同重复频率对应能量数据图；
[0028]图7为本技术实施例实测的不同激光输出功率下的偏振消光比；
[0029]图中，1、平面反射镜；2、小孔光阑；3、第一激光模块；4、旋光器；5、第二激光模块；6、第一偏振分光棱镜；7、第二偏振分光棱镜；8、声光Q开关；9、平面输出镜。
具体实施方式
[0030]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0031]本技术提供了一种高偏振消光比双工作模式激光系统，如图1所示，按照光学路径依次包括平面反射镜1、小孔光阑2、第一激光模块3、旋光器4、第二激光模块5、第一偏振分光棱镜6、第二偏振分光棱镜7、声光Q开关8和平面输出镜9；平面反射镜1、小孔光阑2、第一激光模块3、旋光器4、第二激光模块5、第一偏振分光棱镜6位于一条直线上，第二偏振分光棱镜7、声光Q开关8和平面输出镜9位于一条直线上，第二偏振分光棱镜7位于第一偏振分光棱镜6的一侧，构成U型腔结构，激光系统的输出波长为1319nm。
[0032]平面反射镜1作为激光器的腔镜，表面镀膜，镀膜中心波长为1319nm，在...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高偏振消光比双工作模式激光系统，其特征在于，按照光学路径依次包括平面反射镜、小孔光阑、第一激光模块、旋光器、第二激光模块、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、声光Q开关和平面输出镜；所述平面反射镜、小孔光阑、第一激光模块、旋光器、第二激光模块、第一偏振分光棱镜位于一条直线上，所述第二偏振分光棱镜、声光Q开关和平面输出镜位于一条直线上，所述第二偏振分光棱镜位于第一偏振分光棱镜的一侧，构成U型腔结构；所述第一激光模块和第二激光模块均包括二极管侧面泵浦源和激光晶体，所述二极管侧面泵浦源的波长为808nm；所述激光系统的输出波长为1319nm。2.根据权利要求1所述的一种高偏振消光比双工作模式激光系统，其特征在于，所述平面反射镜表面镀膜，镀膜中心波长为1319nm，在
±
5nm范围内反射率>99.9％，对1064nm和1338nm激光透过率>99％。3.根据权利要求1所述的一种高偏振消光比双工作模式激光系统，其特征在于，所述小孔光阑的孔径变化范围为0.5～3mm。4.根据权利要求1所述的一种高偏振消光比双工作模式激光系统，其特征在于，所述二极管侧面泵浦源输出光功率为250～500W，满功率下对应激光晶体热透镜焦距f为120～180mm。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘民哲，赵坤，刘梦霖，王丽莎，翟瑞占，贾中青，王勇，李欢欣，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：新型
国别省市：