一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置，所述装置包括：激光泵浦源、谐振腔、拉曼增益介质、倍频晶体、温控模块；窄线宽的固体拉曼激光器，随着腔内拉曼功率的提升，易引起增益物质的受激布里渊散射，影响拉曼功率进一步提升。若在固体拉曼激光器的谐振腔内引入倍频晶体，并合理调控倍频转换效率和谐振腔输出耦合率，利用倍频晶体的非线性纵模抑制能力，可以高效抑制受激布里渊散射效应，同时保持高功率窄线宽拉曼激光输出。本发明专利技术目的在于克服高功率窄线宽拉曼激光器领域中受激布里渊抑制散射抑制技术的局限性与不足，实现窄线宽固体拉曼激光器中受激布里渊散射的高效抑制，大幅提高窄线宽拉曼激光的输出功率。的输出功率。的输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置


[0001]本专利技术涉及窄线宽激光器
，尤其涉及一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置。

技术介绍

[0002]大功率窄线宽拉曼激光器具有输出波长灵活，光束质量好，自相位匹配，单纵模运转稳定性高等特点，在精密测量，生物医学，量子计算，相干通信等领域具有广泛的应用价值。
[0003]由于窄线宽固体拉曼激光器中，谐振腔内光场强度较高，当泵浦功率达到一定水平后，容易产生受激布里渊散射(SBS)。基横模的SBS散射的谐振窗口较小，通过谐振腔腔长调节可以得到抑制。但是多横模SBS的谐振窗口大，腔长调节过程中，总有相应的多横模SBS满足谐振条件，因此通过腔长调节无法消除多横模SBS。SBS不仅对谐振腔造成额外损耗，抑制拉曼激光器的输出功率，还会对腔内稳定的单纵模谐振造成干扰，由于SBS的频移量较小，难以通过滤波方法将其与受激拉曼散射分量分开。导致输出光谱展宽，降低了激光器的输出性能。
[0004]目前，抑制SBS的方案多见于光纤激光器中，而大多数方案通过对光纤进行掺杂，施加应力，温度调制等方式，无法应用于自由空间光路上。少部分方案在自由空间光路中具有可行性，例如：CN102087452A公开了一种利用旋转波片抑制SBS装置和方法，通过使用波片将激光束分割为偏振态不同的多段实现抑制传播介质中SBS的发生。这种方法具有应用于行波谐振腔的可行性，但会显著降低腔内拉曼增益，同时也影响输出斯托克斯光的偏振性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置，本专利技术目的在于克服高功率窄线宽拉曼激光器领域中受激布里渊抑制散射抑制技术的局限性与不足，实现窄线宽固体拉曼激光器中受激布里渊散射的高效抑制，大幅提高窄线宽拉曼激光的输出功率。
[0006]一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置，所述装置包括：激光泵浦源、谐振腔、拉曼增益介质、倍频晶体、温控模块。
[0007]泵浦源输出的泵浦光进入谐振腔，通过拉曼增益介质，在谐振腔内产生拉曼激光振荡，将泵浦光能量转换为拉曼光能量，通过将倍频晶体引入拉曼激光器的谐振腔中，并通过倍频晶体的温度控制、晶体角度控制、倍频晶体所在位置的拉曼光尺寸控制等合理调控倍频晶体的转换效率，利用倍频晶体的非线性纵模抑制能力，抑制受激布里渊散射效应，保持窄线宽拉曼激光输出，产生的窄线宽拉曼激光由谐振腔一侧输出。
[0008]所述谐振腔是为行波腔或驻波腔，可为外腔拉曼激光器、内腔拉曼激光器、耦合腔拉曼激光器、自拉曼激光器、泵浦谐振拉曼激光器的典型谐振腔中的任意一种；
[0009]所述倍频晶体是一二阶非线性效应晶体，通过一类临界相位匹配方式产生倍频作用；所述倍频晶体接收带宽大于拉曼增益介质中拉曼光转换到布里渊散射的频移量；
[0010]所述倍频晶体在谐振腔内发生二次谐波产生过程，典型的控制倍频转换效率的方法有温度控制、晶体角度控制、倍频晶体所在位置的拉曼光尺寸控制；
[0011]所述倍频晶体在谐振腔内，除将少部分拉曼光产生倍频作用外，同时对拉曼光和布里渊光产生和频作用，该和频作用将对布里渊光产生腔内损耗，影响布里渊光的产生和放大，进而布里渊光被抑制。
[0012]进一步地，
[0013]若谐振腔仅有一个光束束腰位置，拉曼增益介质放置在束腰位置，倍频晶体放置在靠近束腰位置；
[0014]若谐振腔形成两个光束束腰位置，拉曼增益介质和倍频晶体分别放置在束腰位置，一般倍频晶体处的束腰比拉曼增益介质处的束腰尺寸大；
[0015]若谐振腔有大于两个光束束腰位置，将拉曼增益介质放置在光束束腰最小的位置上，倍频晶体设置在光束束腰次小的位置。
[0016]其中，所述温控模块为半导体制冷片对应电路模块组成的温度调节模块，调节温度精度的典型值为
±
0.1℃。
[0017]其中，倍频晶体的温度控制通过控制温控模块实现，角度控制与倍频晶体所在位置的拉曼光尺寸控制通过改变倍频晶体在谐振腔内的角度与位置实现。
[0018]进一步地，所述泵浦源输出泵浦光的线宽小于拉曼增益介质的拉曼增益线宽。
[0019]其中，所述拉曼增益介质的拉曼增益线宽小于拉曼光转换到布里渊散射的频移量。
[0020]本专利技术提供的技术方案的有益效果是：
[0021]1、本专利技术通过在谐振腔内引入倍频晶体，从而利用倍频晶体的多纵模抑制效应，对SBS场施加比主模式更多的非线性损耗，实现对谐振腔内SBS的抑制效果；
[0022]2、由于倍频晶体来源广泛，可匹配宽范围波段，装置整体结构紧凑、操作简便、可靠性高，本专利技术通过调节倍频晶体的倍频效率，可灵活调整抑制能力；
[0023]3、若使用高损伤阈值的倍频晶体，例如：LiB3O5晶体(LBO)等，还可将本专利技术用于高功率激光器的SBS抑制中。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的实施例1的示意图；
[0025]图2为本专利技术的实施例2的示意图；
[0026]图3为本专利技术的实施例3的示意图；
[0027]图4为本专利技术的实施例4的示意图；
[0028]图5为本专利技术的典型SBS受抑制的对比效果图。
[0029]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0030]1：激光泵浦源；
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2：谐振腔；
[0031]3：拉曼增益介质；
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4：倍频晶体；
[0032]5：温控模块；
[0033]21：第一腔镜；
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22：第二腔镜；
[0034]23：第三腔镜；
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24：第四腔镜。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0036]本专利技术实施例通过将倍频效应引入拉曼激光器的谐振腔中，利用倍频效应产生的多纵模抑制作用，对除了主纵模外的其他纵模产生额外损耗。具体说来，假设谐振腔内只有两个模式谐振，频率为λ1的主纵模与频率为λ2的非激活纵模，主纵模、非激活纵模的光强分别为I1与I2，当倍频效应发生时，主纵模的非线性损耗可以描述为：
[0037]L1＝k1I1+2k1I2[0038]其中，k1为非线性强度相关的常数。而非激活纵模的非线性损耗可以描述为：
[0039]L2＝k2I2+2k2I1[0040]由于主纵模与非激活纵模都在倍频晶体的接收带宽内，因此非线性常数k1≈k2。在主纵模激发时，主纵模强度远大于非激活纵模，因此非激活纵模的强度可忽略，则非激活纵模的非线性损耗近似为主纵模的两倍。可有效抑制非激活纵模的产生。
[0041]通过对倍频晶体的选型设计，如晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置，所述装置包括：激光泵浦源、谐振腔、拉曼增益介质、倍频晶体、温控模块，其特征在于，泵浦源输出的泵浦光进入谐振腔，通过拉曼增益介质，在谐振腔内产生拉曼激光振荡，将泵浦光能量转换为拉曼光能量，通过将倍频晶体引入拉曼激光器的谐振腔中，并通过倍频晶体的温度控制、晶体角度控制、倍频晶体所在位置的拉曼光尺寸控制调控倍频晶体的转换效率，利用倍频晶体的非线性纵模抑制能力，抑制受激布里渊散射效应，保持窄线宽拉曼激光输出，产生的窄线宽拉曼激光由谐振腔一侧输出。2.根据权利要求1所述的一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置，其特征在于，所述谐振腔包括：共焦谐振腔、三镜驻波谐振腔、8字型行波腔或半共焦谐振腔。3.根据权利要求1所述的一种窄线宽固体拉曼激光器中抑制受激布里渊散射的装置，其特征在于，所述倍频晶体是二阶非线性效应晶体，通过一类临界相位匹配方式产生倍频作用；所述倍频晶体接收带宽大于拉曼增益介质中拉曼光转换到布里渊散射的频移量；所述倍频晶体在谐振腔内发生二次谐波产生过程，控制倍频转换效率的方法有温度控制、晶体角度控制、倍频晶体所在位置的拉曼光尺寸控制；其中，倍频晶体的温度控制通过控制温控模块实现，角度控制与倍频晶体所在位置的拉曼光尺寸控制通过改变倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：李牧野，孙玉祥，杨学宗，冯衍，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：