一种无跳模宽调谐固体单频激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种无跳模宽调谐固体单频激光器，包括泵浦光源、耦合透镜组、输入耦合镜、激光晶体、光学单向器、声光偏转器、射频源、全反射腔镜组；所述泵浦光源发射激光，经耦合透镜组进行整形后，穿过输入耦合镜聚焦于激光晶体产生0级光束，0级光束经光学单向器后进入声光偏转器，0级光束经声光偏转器沿腔内振荡激光的传输路径直接输出；同时，声光偏转器在射频源加载调制频率时产生1级衍射波，1级衍射波经全反射腔镜组反射后，射向输入耦合镜上的激光出射点；全反射腔镜组与输入耦合镜、激光晶体、光学单向器、声光偏转器共同构成闭合的环形激光谐振腔。环形激光谐振腔。环形激光谐振腔。

【技术实现步骤摘要】
一种无跳模宽调谐固体单频激光器


[0001]本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种无跳模宽调谐固体单频激光器。

技术介绍

[0002]在量子光学、量子信息、冷原子物理、激光雷达、激光制导等基础科学研究和国防建设领域有重要的应用价值。随着这些研究领域的飞速发展，科研工作者对单频连续可调谐固体激光器的输出特性提出了更高的要求，具体包括在实现高输出功率的同时具备较高的长期稳定运转特性、较宽的无跳模连续调谐范围以及较强的可重复性和可恢复性。
[0003]宽带无跳模连续调谐固体激光器利用在单向转的环形腔内插入双折射滤波片和标准具，分别进行频率粗选和单纵模选择，通过调节双折射滤波片可实现激光器输出波长的大范围粗调谐，通过采用一振镜电机精确控制标准具的入射角度实现激光频率的精细调谐。
[0004]为了获得激光器的连续调谐，一般需要在利用光电负反馈技术将标准具的透射峰锁定于激光谐振腔振荡频率的基础上，通过压电陶瓷驱动激光谐振腔的腔镜实现激光器输出频率的大范围连续调谐。然而，通过压电陶瓷驱动激光谐振腔的腔镜实现激光器输出频率的连续调谐，不可避免引起激光谐振腔长的改变，造成激光器的长期运转稳定性差、激光调谐频率的可重复性与可恢复性差。同时，采用振镜电机控制标准具，不可避免在激光器kHz频率段引入机械共振噪声；并且，标准具的损伤阈值限制了该种调谐技术在高功率激光器中的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种无跳模宽调谐固体单频激光器，在不改变激光器的谐振腔长的条件下，提高了无跳模连续调谐的宽度范围，通过下述技术方案实现：
[0006]一种无跳模宽调谐固体单频激光器，包括泵浦光源、耦合透镜组、输入耦合镜、激光晶体、光学单向器、声光偏转器、射频源、全反射腔镜组；
[0007]所述泵浦光源发射激光，经耦合透镜组进行整形后，穿过输入耦合镜聚焦于激光晶体产生0级光束，0级光束经光学单向器后进入声光偏转器，0级光束经声光偏转器沿腔内振荡激光的传输路径直接输出；同时，声光偏转器在射频源加载调制频率时产生1级衍射波，1级衍射波经全反射腔镜组反射后，射向输入耦合镜上的激光出射点；全反射腔镜组与输入耦合镜、激光晶体、光学单向器、声光偏转器共同构成闭合的环形激光谐振腔。
[0008]采用声光偏转器作为单向运转固体激光器的输出耦合镜，入射激光的轴线与声光偏转器的声光晶体轴线之间满足布拉格角，所述的声光偏转器在射频源工作状态下满足布拉格机制，具有模式选择功能，实现环形激光器的单频运转。0级光束沿声光偏转器入射激光的传输路径直接输出，产生的1级衍射激光经全反射腔镜组反射后与输入耦合镜、激光晶体、光学单向器、声光偏转器共同构成闭合的环形激光振荡器，振荡激光在腔内循环振荡。受布拉格机制下声光晶体的模式选择作用，腔内振荡激光能够实现单纵模输出；通过扫描
加载于声光偏转器上的声波频率，在不改变激光器腔长的条件下能够在宽频范围内实现对激光器频率的无跳模连续单频调谐，具有输出功率高、无跳模连续调谐范围宽、响应速度快、激光器的稳定性强和调谐频率的可重复性高的特征。
[0009]在上述方案的基础上，进一步的有：所述声光偏转器的1级波衍射效率为70％。声光偏转器作为输出耦合镜的透射率为30％，声光偏转器声光晶体的损伤阈值为50MW/cm2，满足 266nm1100nm不同波段无跳模宽调谐固体单频激光器的制备需求。
[0010]在上述方案的基础上，进一步的有：所述泵浦光源为激光二极管、全固态激光器或光纤激光器。
[0011]在上述方案的基础上，进一步的有：所述耦合透镜组的放大倍数依赖于激光晶体处激光束腰半径的大小，泵浦激光束腰半径与激光晶体处激光束腰半径的比值大于1小于1.5。
[0012]在上述方案的基础上，进一步的有：所述激光晶体为近紫外光、可见光、近红外光晶体中的任意一种。
[0013]在上述方案的基础上，进一步的有：所述光学单向器用于实现激光器单向运转，由置于磁场环境的磁光晶体和半波片组成。所述磁光晶体可以为铽镓石榴石晶体(TGG)、铽钪铝石榴石晶体(TSAG)、单轴氟化铈晶体(CeF3)。
[0014]在上述方案的基础上，进一步的有：所述输入耦合镜前后表面镀有泵浦激光减反膜；全反射腔镜组、激光晶体、光学单向器以及声光偏转器的腔镜内表面均镀有带宽大于激光晶体的增益谱带宽的高反射膜。
[0015]在上述方案的基础上，进一步的有：所述全反射腔镜组的镜片的数量≥1；具体镜片的数量根据环形腔腔型结构的设计需求进行确定，能够满足不同环形腔结构单频激光器的制备；1 级衍射波依次入射到全反射腔镜组的每一个镜片，经反射后与入输入耦合镜、激光晶体、光学单向器、声光偏转器共同构成闭合的环形激光谐振腔。
[0016]在上述方案的基础上，进一步的有：所述声光偏转器(6)声光晶体轴线与入射激光光轴呈布拉格角放置：
[0017][0018]其中，θ
B
为布拉格角，λ为振荡激光的波长，f
a
与V
a
分别为声波在晶体中的中心频率与速度。
[0019]在上述方案的基础上，进一步的有：激光器的无跳模连续单频调谐波长为λ
t
；
[0020]λ
t
＝MIN(Δλ，Δλ
g
)
[0021]其中，Δλ为激光器的无跳模连续单频调谐范围，Δλ
g
为激光晶体的增益带宽；
[0022][0023]其中，f0为声光偏转器(6)的中心频率，λ0为f0声波频率处激光的波长，f
x
为加载于声光偏转器上的声波频率，声波频率扫描范围f
x1
～f
x2
。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0025]1.本专利技术中激光器频率的无跳模连续宽带调谐是通过调制加载于声光晶体的射频频率实现，不会改变激光器的腔长，激光器具备较高的结构稳定性和调谐频率可恢复性。
[0026]2.本专利技术是通过调制加载于声光晶体的射频频率实现对激光器振荡频率的无跳模连续宽带调谐，是一种快速响应调制。
[0027]3.本专利技术中无跳模宽调谐固体激光器为单向环形腔结构，其中的声光偏转器在布拉格机制下具备模式选择的功能，满足单频固体激光器的制备要求。
[0028]4.本专利技术中声光偏转器同时作为输出耦合镜，满足高功率无跳模宽调谐单频固体激光器的制备需求。
[0029]5.本专利技术提供的激光器同时兼具输出功率高、无跳模连续调谐范围宽、响应速度快、稳定性强以及调谐频率的可重复性高的特征。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无跳模宽调谐固体单频激光器，其特征在于，包括泵浦光源(1)、耦合透镜组(2)、输入耦合镜(3)、激光晶体(4)、光学单向器(5)、声光偏转器(6)、射频源(7)、全反射腔镜组；所述泵浦光源(1)发射激光，经耦合透镜组(2)进行整形后，穿过输入耦合镜(3)聚焦于激光晶体(4)产生0级光束(101)，0级光束(101)经光学单向器(5)后进入声光偏转器(6)，0级光束(101)经声光偏转器(6)沿腔内振荡激光的传输路径直接输出；同时，声光偏转器(6)在射频源(7)加载调制频率时产生1级衍射波(102)，1级衍射波(102)经全反射腔镜组反射后，射向输入耦合镜(3)上的激光出射点；全反射腔镜组与输入耦合镜(3)、激光晶体(4)、光学单向器(5)、声光偏转器(6)共同构成闭合的环形激光谐振腔。2.根据权利要求1所述的一种无跳模宽调谐固体单频激光器，其特征在于，所述声光偏转器(6)的1级波衍射效率为70％。3.根据权利要求1所述的一种无跳模宽调谐固体单频激光器，其特征在于，所述泵浦光源(1)为激光二极管、全固态激光器或光纤激光器。4.根据权利要求1所述的一种无跳模宽调谐固体单频激光器，其特征在于，所述耦合透镜组(2)的放大倍数依赖于激光晶体(4)处激光束腰半径的大小，泵浦激光束腰半径与激光晶体(4)处激光束腰半径的比值大于1小于1.5。5.根据权利要求1所述的一种无跳模宽调谐固体单频激光器，其特征在于，所述激光晶体(4)为近紫外光、可见光、近红外光晶体中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种无跳模宽调谐固体单频激光器，其特征在于，所述光学单向器(5)用于实现激光器单向运转，由置于磁场环境的磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永瑞，陈鑫，张娜娜，陈珊珊，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：