重复频率多档可选的激光器谐振腔及其控制方法技术

本申请提供了一种激光器谐振腔以及控制方法，其激光器谐振腔包括第一反射腔镜；偏振反射模块，所述偏振反射模块包括两个及以上的偏振反射单元；所述偏振反射单元包括λ/2波片、偏振分光棱镜、λ/4波片和全反镜；偏振态调控模块，所述偏振态调控模块包括两个及以上偏振态调控单元；所述偏振态调控单元与所述偏振反射单元连接，所述偏振态调控单元用于控制所述偏振反射单元的λ/2波片和λ/4波片，实现选择性的改变所述偏振反射单元的反射/透射状态，得到第二反射腔镜；所述偏振态调控模块控制所述偏振反射模块，使所述第一反射腔镜与所述第二反射腔镜构成预设几何腔长的谐振腔。述第二反射腔镜构成预设几何腔长的谐振腔。述第二反射腔镜构成预设几何腔长的谐振腔。

【技术实现步骤摘要】
重复频率多档可选的激光器谐振腔及其控制方法


[0001]本申请涉及激光
，尤其涉及一种激光器谐振腔及其控制方法。

技术介绍

[0002]脉冲激光具有高峰值功率、精确时间周期等特性，在非线性频率转换、激光测距、激光精密加工、光信息处理、激光雷达等众多领域广泛应用。其中重复频率作为关键参数，影响着脉冲激光的脉冲信号一致性、激光纵模数量、脉冲与物质的作用机制、脉冲的单脉冲能量等，为了满足不同应用对脉冲激光重复频率的需要，使用单台激光器输出多种重复频率的激光脉冲成为激光应用领域的一种常规需求。
[0003]现有技术中主动调制来产生脉冲激光的方法引入了高频电路、高速光电转换电路等复杂的电控设备，增加了系统成本和复杂性；被动调制如被动调Q技术、被动锁模技术不需要外接电调制信号，利用的是光学器件自身的快速调制功能，系统结构简单，但其产生激光脉冲的重复频率与激光谐振腔的腔长成反比关系。当谐振腔长度一定，重复频率为固定值，可通过调节激光谐振腔长度来实现被动调制脉冲激光重复频率可调。谐振腔长度取决于两个谐振腔镜之间的光程，其几何长度包括激光介质长度和传输介质长度；对于固定增益特性的激光器，激光介质长度确定，一般通过改变传输介质的长度来实现谐振腔的腔长调谐。
[0004]综上，主动调制方法产生脉冲激光需要复杂的电控设备，增加了系统成本和复杂性；而被动调制虽然结构简单，但其产生激光脉冲的重复频率受限于激光谐振腔长度，而谐振腔长度的调节存在精度和范围的限制。

技术实现思路

[0005]本申请的一个目的是提供一种激光器谐振腔及其控制方法，至少用以使得该激光谐振腔可以使用简单的电控设备和光学仪器在不影响谐振腔传输光路完整性、连贯性的同时，输出多种重复频率的激光。
[0006]为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种激光器谐振腔，包括：第一反射腔镜；偏振反射模块，所述偏振反射模块包括两个及以上的偏振反射单元；所述偏振反射单元包括λ/2波片、偏振分光棱镜、λ/4波片和全反镜；偏振态调控模块，所述偏振态调控模块包括两个及以上偏振态调控单元；所述偏振态调控单元与所述偏振反射单元连接，所述偏振态调控单元用于控制所述偏振反射单元的λ/2波片和λ/4波片，实现选择性的改变所述偏振反射单元的反射/透射状态，得到第二反射腔镜；所述偏振态调控模块控制所述偏振反射模块，使所述第一反射腔镜与所述第二反射腔镜构成预设几何腔长的谐振腔。
[0007]进一步地，所述偏振分光棱镜置于谐振腔光路中，保持一个面垂直于光路方向。
[0008]进一步地，所述激光器谐振腔还包括：带通滤镜，所述带通滤镜设置于所述偏振反射模块与所述第一反射腔镜之间，所述带通滤镜用于滤除激光谐振波长以外的光波。
[0009]进一步地，所述激光器谐振腔还包括：激光增益介质，所述激光增益介质设置于所
述带通滤镜与所述第一反射腔镜之间，所述激光增益介质用于放大泵浦光的功率。
[0010]进一步地，所述第一反射腔镜为可饱和吸收反射镜。
[0011]进一步地，所述激光增益介质为掺稀土离子晶体。
[0012]本申请的一些实施例还提供了一种激光器谐振腔的控制方法，应用于上述激光器谐振腔，所述方法包括：通过所述偏振态调控单元，控制所述偏振反射单元的λ/2波片和λ/4波片，实现选择性的改变所述偏振反射单元的反射/透射状态，得到第二反射腔镜；所述偏振态调控模块控制所述偏振反射模块，使所述第一反射腔镜与所述第二反射腔镜构成预设几何腔长的谐振腔。
[0013]进一步地，所述方法还包括：当所述偏振态调控模块通过第一偏振态调控单元，控制所述偏振反射模块中的第一偏振反射单元为反射状态时，所述偏振态调控模块的其余偏振态调控单元，控制所述偏振反射模块的其余偏振反射单元为透射状态。
[0014]进一步地，所述方法还包括：通过旋转控制所述λ/2波片的光轴方向，控制进入所述偏振分光棱镜的光场偏振方向。
[0015]进一步地，所述方法还包括：通过旋转控制所述λ/4波片的光轴方向，控制被所述全反镜反射回去的光场偏振方向。
[0016]相较于现有技术，本专利技术的技术方案在保障激光器谐振腔光路无中断、无偏转的前提下，采用偏振相关的器件组成线偏振方向可调的反射/透射单元，以此实现在不改变光路传播路径的同时，完成对谐振腔腔长的选择性调控，摒弃了以拉伸光纤或位移腔镜来改变光程的方法，规避了这些传统方法固有的复杂光路对准、光纤盘绕结构的缺陷，实现了更大范围内的重复频率调节。
附图说明
[0017]图1为本申请实施例提供的一种激光器谐振腔的结构示意图；
[0018]图2为本申请实施例提供的又一种激光器谐振腔的结构示意图；
[0019]图3为本申请实施例提供的又一种激光器谐振腔的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]本专利技术一实施例的一种激光器谐振腔如图1所示包括，第一反射腔镜1，第一反射腔镜1设置于激光器谐振器的一侧，作为固定的反射腔镜，第一反射腔镜1可以使用具有光场饱和吸收作用的反射镜，将光路中的噪声光场、弱脉冲光场吸收，而将强脉冲光信号原路反射回谐振腔光路中，是一种脉冲激光启动装置，同时也作为激光器谐振腔的一端腔镜，为激光谐振提供光场反馈；其具体器件可以是半导体可饱和吸收体，或石墨烯、碳纳米管等材质的反射器。
[0022]偏振反射模块2，偏振反射模块2包括两个及以上的偏振反射单元4或者可以理解为两个及以上的偏振反射单元4构成了所述偏振反射模块2，偏振反射单元4包括λ/2波片、
偏振分光棱镜(PBS)、λ/4波片和全反镜等光学元件。
[0023]λ/2波片可以将入射光的偏振方向旋转90度，当激光经过λ/2波片时，它的偏振方向会旋转90度；偏振分光棱镜(PBS)可以将入射光按照偏振方向分成两个部分，一部分光线被反射，另一部分光线被透射，偏振分光棱镜能让与其偏振方向相同的光线透射，而将垂直于其偏振方向的光线反射；λ/4波片可以将入射光的偏振方向旋转45度，当光线经过λ/4波片时，它的偏振方向会旋转45度；全反镜可以将光线完全反射，当光线射入全反镜时，它会被完全反射回去。在偏振反射单元4中，入射光线首先经过λ/2波片，然后被偏振分光棱镜分成两个部分，其中一部分光线被偏振分光棱镜反射从而经过λ/4波片，经过λ/4波片后被全反镜全部反射再次穿过λ/4波片后回到偏振分光棱镜，通过偏振分光棱镜反射回到原光路或透射而出，另一部分光线透射穿过偏振分光棱镜进入下一个偏振反射单元4。通过组合多个偏振反射单元4，可以构成一个偏振反射模块2，用于与第一反射腔镜1构成激光器的谐振腔。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器谐振腔，其特征在于，包括：第一反射腔镜；偏振反射模块，所述偏振反射模块包括两个及以上的偏振反射单元；所述偏振反射单元包括λ/2波片、偏振分光棱镜、λ/4波片和全反镜；偏振态调控模块，所述偏振态调控模块包括两个及以上偏振态调控单元；所述偏振态调控单元与所述偏振反射单元连接，所述偏振态调控单元用于控制所述偏振反射单元的λ/2波片和λ/4波片，实现选择性的改变所述偏振反射单元的反射/透射状态，得到第二反射腔镜；所述偏振态调控模块控制所述偏振反射模块，使所述第一反射腔镜与所述第二反射腔镜构成预设几何腔长的谐振腔。2.根据权利要求1所述的激光器谐振腔，其特征在于，所述偏振分光棱镜置于谐振腔光路中，保持一个面垂直于光路方向。3.根据权利要求1所述的激光器谐振腔，其特征在于，所述激光器谐振腔还包括：带通滤镜，所述带通滤镜设置于所述偏振反射模块与所述第一反射腔镜之间，所述带通滤镜用于滤除激光谐振波长以外的光波。4.根据权利要求3所述的激光器谐振腔，其特征在于，所述激光器谐振腔还包括：激光增益介质，所述激光增益介质设置于所述带通滤镜与所述第一反射腔镜之间，所述激光增益介质用于放大泵浦光的功率。5.根据权利要求1所述的激光器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙龙，申玉，
申请(专利权)人：杭州奥创光子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：