一种位相可任意编程的激光器制造技术

本发明专利技术公开一种位相可任意编程的激光器，该激光器中泵浦光经过聚焦物镜

【技术实现步骤摘要】
一种位相可任意编程的激光器


[0001]本专利技术涉及光场调控领域和激光领域，特别是涉及一种位相可任意编程的激光器
。

技术介绍

[0002]激光具有良好的相干性：来源于激光相对稳定的位相，位相调控对于激光的应用具有极大的价值
。
激光器具有高亮度
、
高准直性
、
高相干性等极其独特的优秀性质，因此自
20
世纪
60
年代第一台红宝石激光器问世以来，发展迅速并且应用极其广泛，在科研
、
医疗
、
工业
、
军事等领域都应用广泛且发挥着不可替代的作用
。
[0003]然而，目前现有的激光器往往只能输出有限的谐振腔本征模式，例如基模高斯光束
、
或者拉盖尔高斯模式等，这类模式是激光腔的本征模式，因此受限于激光腔结构，激光器的空间输出模式往往不可调节并且数量极其有限
。
想要实现光场位相的调节，往往采用的是激光腔外后续处理的方式
。
[0004]因此，亟需一种技术，能够实现高度相干的
、
位相可编程
、
任意可控的空间位相激光输出，填补该领域的空白，进而突破激光器只能输出特定空间模式激光的限制
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种位相可任意编程的激光器，能够实现高度相干的
、
位相可编程
、
任意可控的空间位相激光输出
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种位相可任意编程的激光器，包括：泵浦源
、
聚焦物镜
、
输入凹面镜
、
激光增益晶体
、
反射凹面镜
、
第一空间光调制器
、
第一透镜
、
第二透镜以及第二空间光调制器；
[0008]所述泵浦源发射的泵浦光经过所述聚焦物镜进行聚焦缩小后，经所述输入凹面镜透射进入所述激光增益晶体，在所述激光增益晶体内粒子数发生反转并产生激光，激光为高斯基模模式，分别沿顺时针和逆时针方向传输；当沿逆时针方向传输时，激光从所述激光增益晶体出射后，经所述反射凹面镜反射，照射到所述第一空间光调制器上，经所述第一空间光调制器进行空间位相调制后，经过第一透镜和第二透镜组成的4‑
f
系统成像到第二空间光调制器上；第二空间光调制器上加载与第一空间光调制器共轭的相位；经第二空间光调制器还原后，激光被还原为基模高斯光束，并且传输至所述输入凹面镜上，经所述输入凹面镜反射，再次到达所述激光增益晶体进行再放大；同时顺时针方向的激光，在激光器腔内进行传输和放大；顺时针方向的激光和逆时针方向的激光路线相同，环绕方向相反
。
[0009]可选地，所述泵浦源为半导体激光器
。
[0010]可选地，所述泵浦源的波长为
879nm。
[0011]可选地，还包括：半波片和偏振分光棱镜；
[0012]所述半波片和偏振分光棱镜设置在所述第二透镜和所述第二空间光调制器之间的光路上；
[0013]从所述第二透镜传输的激光经过所述半波片进行偏振方向旋转，再经过所述偏振分光棱镜分光，分别作为激光器输出以及传输至所述第二空间光调制器上；偏振分光棱镜将经过第一空间光调制器相位调制的激光分为两束，一束输出腔外，另一束继续传输到第二个空间光调制器并且被还原为类基模高斯光场
。
[0014]可选地，还包括：分光平片；
[0015]所述分光平片设置在所述第一空间光调制器和第二空间光调制器之间的光路上；
[0016]所述分光平片的正反两面均会反射激光进行方向相反的两路激光的输出
。
[0017]可选地，所述分光平片输出的两路激光分别携带第一空间光调制器和第二空间光调制器上加载的位相
。
[0018]可选地，所述位相可任意编程的激光器为输出任意位相结构的激光，当在第一空间光调制器和第二空间光调制器上加载任意位相后，产生可任意编程的位相结构激光
。
[0019]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0020]本专利技术所提供的一种位相可任意编程的激光器，通过使用第一空间光调制器和第二空间光调制器，实现了可编程控制的数字激光器，使输出激光不再受激光谐振腔的本征模式限制，可以根据需求，灵活地输出任意空间位相结构的激光，并且调节非常简单和快速，通过计算机控制在空间光调制器上切换不同的位相图，即可灵活变换输出激光的位相结构，由于空间光调制器具有
100Hz
左右的刷新频率，因此，本专利技术可以实现每秒切换输出
100
种不同位相空间结构的激光，具有极高的灵活性和便捷性，真正实现了位相可任意编程的数字激光器
。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图
。
[0022]图1为本专利技术所提供的实施例1中一种位相可任意编程的激光器的结构示意图；
[0023]图2为携带单一拓扑荷涡旋位相的涡旋激光的测量结果示意图；
[0024]图3为实现激光中含有较为平整的含有多个轨道角动量
(
涡旋分量
)
示意图；
[0025]图4为同时携带多个拓扑荷涡旋的轨道角动量梳激光的测量结果示意图；
[0026]图5为本专利技术所提供的实施例2中一种位相可任意编程的激光器的结构示意图
。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0028]本专利技术的目的是提供一种位相可任意编程的激光器，能够实现高度相干的
、
位相可编程
、
任意可控的空间位相激光输出
。
[0029]为使本专利技术的上述目的
、
特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本专利技术作进一步详细的说明
。
[0030]本专利技术所提供的一种位相可任意编程的激光器，包括：泵浦源
101、
聚焦物镜
102、
输入凹面镜
103、
激光增益晶体
104、
反射凹面镜
105、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种位相可任意编程的激光器，其特征在于，包括：泵浦源
、
聚焦物镜
、
输入凹面镜
、
激光增益晶体
、
反射凹面镜
、
第一空间光调制器
、
第一透镜
、
第二透镜以及第二空间光调制器；所述泵浦源发射的泵浦光经过所述聚焦物镜进行聚焦缩小后，经所述输入凹面镜透射进入所述激光增益晶体，在所述激光增益晶体内粒子数发生反转并产生激光，激光为高斯基模模式，分别沿顺时针和逆时针方向传输；当沿逆时针方向传输时，激光从所述激光增益晶体出射后，经所述反射凹面镜反射，照射到所述第一空间光调制器上，经所述第一空间光调制器进行空间位相调制后，经过第一透镜和第二透镜组成的4‑
f
系统成像到第二空间光调制器上；第二空间光调制器上加载与第一空间光调制器共轭的相位；经第二空间光调制器还原后，激光被还原为基模高斯光束，并且传输至所述输入凹面镜上，经所述输入凹面镜反射，再次到达所述激光增益晶体进行再放大；同时顺时针方向的激光，在激光器腔内进行传输和放大；顺时针方向的激光和逆时针方向的激光路线相同，环绕方向相反
。2.
根据权利要求1所述的一种位相可任意编程的激光器，其特征在于，所述泵浦源为半导体激光器
。3.

【专利技术属性】
技术研发人员：汪喜林，任志成，王慧田，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：