CN100495834C - 一种腔倒空激光器 - Google Patents
一种腔倒空激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100495834C CN100495834C CNB2007101267217A CN200710126721A CN100495834C CN 100495834 C CN100495834 C CN 100495834C CN B2007101267217 A CNB2007101267217 A CN B2007101267217A CN 200710126721 A CN200710126721 A CN 200710126721A CN 100495834 C CN100495834 C CN 100495834C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- switch
- laser
- cavity
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种腔倒空激光器。本发明的技术解决方案是：本发明包括普克尔盒，普克尔盒的电极上接有高压脉冲电路和半导体光电导开关，高压脉冲电路和半导体光电导开关分别接在普克尔盒的两个电极上，高压脉冲电路包括第一电阻(R4)、开关电路(S2)和第一高压电源(HV4)，开关电路(S2)的一端分别接普克尔盒的第一电极(P3)和通过第一电阻(R4)接地，另一端接第一高压电源(HV4)，半导体光电导开关的一端分别接普克尔盒的第二电极(P4)和通过第二电阻(R3)接第二高压电源(HV3)，另一端接地。本发明为解决背景技术中存在的能量损失大、电路结构复杂、稳定性差、系统体积大且工作条件要求高的技术问题。
Description
该专利申请为专利申请号：200410095416.2的分案申请
技术领域
本发明涉及一种腔倒空激光器。
背景技术
几个纳秒到亚纳秒的激光脉冲介于调Q激光脉冲(典型脉宽为10～100多个ns)和锁模激光脉冲(1～几十ps)之间。这种激光脉冲可以应用在激光测距、脉冲荧光测量，短脉冲传播和放大的研究，光学损伤的研究，激光核聚变和光学参量啁啾脉冲放大技术的研究等。产生这种激光脉冲的技术主要有削波技术和腔倒空技术这两种。
由于削波技术是利用快速高压电脉冲信号控制电光器件，在一个长的激光脉冲波形上截取出一小段的波形，从而产生一个比原来激光脉冲脉宽要窄的激光脉冲。因此，这种技术不可避免的产生以下的缺点：
1、能量损失大。由于所产生的截取得激光窄脉冲只是原来激光脉冲的一小部分能量，因此能量损失大。
2、电路结构复杂。要想产生脉宽多窄的激光脉冲，必须要有相应脉宽的(或者是相应的上升沿和下降沿)高压电脉冲信号与之相匹配，如：要产生1ns的激光脉冲，就必须要用脉宽为1ns的高压脉冲信号来驱动电光器件。因此对高压脉冲电路的要求特别高，从而造成电路的结构复杂，成本增加。
3、稳定性差。由于高压电脉冲的稳定性很难做高，特别是上升沿或者下降沿的时间晃动比较大，因此容易造成产生的激光脉冲稳定性差。
4、系统体积大。由于削波技术是激光振荡器产生的激光脉冲进行整形的一种技术，必须在激光振荡器外部加削波光路，易造成系统体积大。
腔倒空技术是产生几个纳秒到亚纳秒激光脉冲的有效方法。其基本原理是：先让激光在前、后腔镜均为全反镜的谐振腔内建立激光振荡，当腔内的激光功率密度达到最大值时，通过一个快速的高压电脉冲控制腔内的电光器件迅速将腔内的激光能量全部辐射输出到腔外，这就能得到一个最窄脉宽为2L/c(L为腔长；c为光速)的激光脉冲。目前常用的方法是利用两路火花隙、闸流管或者雪崩晶体管串产生快速的高压电脉冲控制电光器件实现腔倒空，其中一路通过控制腔内的电光器件控制腔内的损耗大小，使激光在腔内建立振荡，另一路则在谐振腔内的功率密度达到最大时通过控制腔内的电光器件将谐振腔内的全部激光能量耦合输出到腔外。用这种方式实现腔倒空存在以下缺点：
1、工作条件要求高。目前用火花隙、闸流管和雪崩晶体管串产生的比较快的高压电脉冲前沿一般在几个纳秒，这种速度相对腔倒空的要求还是比较慢。特别是对于短腔长的激光振荡器，对高压电脉冲的速度要求更高。
2、稳定性差。由于用火花隙、闸流管和雪崩晶体管串产生的快速高压电脉冲的时间稳定性比较差，因此导致输出激光脉冲的稳定性差。
3、电路结构复杂。另外由于激光在谐振腔内开始建立振荡到输出激光脉冲这一段时间差并不是固定的，而是具有一定的时间晃动，用两路高压脉冲输出信号之间的时间差一般都是固定的，这就会导致输出的激光脉冲不稳定。为了使输出的激光脉冲比较稳定，必须另外加光反馈控制电路，这回导致电路结构更加复杂，且影响高压脉冲电路的速度。
发明内容
本发明解决了背景技术中存在的能量损失大、电路结构复杂、稳定性差、系统体积大且工作条件要求高的技术问题。
本发明的技术解决方案是：本发明包括普克尔盒，其特殊之处在于：所述普克尔盒的电极上接有高压脉冲电路和半导体光电导开关，高压脉冲电路和半导体光电导开关分别接在普克尔盒的两个电极上，高压脉冲电路包括第一电阻R4、开关电路S2和第一高压电源HV4，开关电路S2的一端分别接普克尔盒的第一电极P3和通过第一电阻R4接地，另一端接第一高压电源HV4，半导体光电导开关的一端分别接普克尔盒的第二电极P4和通过第二电阻R3接第二高压电源HV3，另一端接地。
上述开关电路S2为雪崩晶体管开关电路、大功率MOS管开关电路、闸流管开关电路或火花熄开关电路。
本发明采用耐高压、高速响应，无晃动的半导体光电导开关结合高压脉冲电路，控制谐振腔内的电光晶体以达到调节腔内损耗，从而实现腔倒空。高压脉冲电路产生的高压脉冲信号控制谐振腔内激光振荡的建立，而半导体光电导开关则负责将存储在谐振腔内的激光能量全部倒空，输出到腔外。由于半导体光电导开关可以耐高压，因此完全可以输出幅值满足要求的高压脉冲信号，以有效控制电光晶体。而且半导体光电导开关的响应速度十分快，最快的可以达到几个皮秒，该开关速度远远超过上面所提到的器件速度。由于半导体光电导开关是利用光触发开关工作的，因此光电导开关能动态反馈光信号，使得输出的激光脉冲十分稳定，能大大提高几个纳秒到亚纳秒激光器的应用前景。因此本发明具有以下的优点：
1、电路简单。由于本发明仅仅用了一个半导体光电导开关就可以完全代替控制耦合输出激光的那一路高压脉冲电路和反馈控制电路，从而大大简化电路结构，提高了电路的可靠性；
2、稳定性高。由于本发明采用的半导体光电导开关具有超快的速度，使得腔倒空的效率更高，能在更短的时间内把腔内的能量迅速耦合输出，因此能得到更窄的激光脉冲；
3、体积小。由于半导体光电导开关的体积很小，因此可以有效减少电路的体积。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明包括半导体光电导开关1、普克尔盒3、后腔镜2、偏振片4、前腔镜5和高压脉冲电路6，高压脉冲电路6和半导体光电导开关1分别接在普克尔盒3的第一电极P3和第二P4上，高压脉冲电路6包括第一电阻R4、开关电路S2和第一高压电源HV4，开关电路S2的一端分别接普克尔盒的第一电极P3和通过第一电阻R4接地，另一端接第一高压电源HV4，半导体光电导开关1的一端分别接普克尔盒的第二电极P4和通过第二电阻R3接第二高压电源HV3，另一端接地。
普克尔盒3的第一电极P3一直加着负1/4波长电压。在泵浦源开始泵浦激光工作物质时，谐振腔一直处于高损耗状态，激光无法在谐振腔内建立振荡。直到上能级反转粒子数达到最大时，开关电路S2闭合，迅速给普克尔盒的第二电极P4加上一个负1/4波长电压，此时普克尔盒3两个电极的电势差为0，这时腔内的损耗迅速由高损耗变为低损耗，激光开始在腔内起振。在腔内的光子数接近于最大值，这时用后腔镜2的漏光触发与第一电阻R4并联的半导体光电导开关1迅速把普克尔盒3的第二电极P4的负1/4波长电压退掉，第二电极P4的电压变为零，普克尔盒3两端的电极电势差为1/4波长电压，谐振腔处于高损耗状态，线偏振光从前腔镜5经过偏振片4，再经过普克尔盒3变成圆偏振光，产生π/2的相位差，经过后腔镜2的反射，圆偏振光再次经过普克尔盒3，变成线偏振光，又产生π/2的相位差，此时偏振光两次经过普克尔盒3，产生π的相位差，其偏振方向旋转了90°，正好和偏振片4的偏振方向垂直，所以激光在腔内经过一个来回，从偏振片4的侧面输出一个脉宽略大于2L/c的激光脉冲。
Claims (2)
1、一种腔倒空激光器，包括普克尔盒，其特征在于：所述普克尔盒的电极上接有高压脉冲电路和半导体光电导开关，所述高压脉冲电路和半导体光电导开关分别接在普克尔盒的两个电极上，所述高压脉冲电路包括第一电阻(R4)、开关电路(S2)和第一高压电源(HV4)，开关电路(S2)的一端分别接普克尔盒的第一电极(P3)和通过第一电阻(R4)接地，另一端接第一高压电源(HV4)，半导体光电导开关的一端分别接普克尔盒的第二电极(P4)和通过第二电阻(R3)接第二高压电源(HV3)，另一端接地。
2、根据权利要求1所述的腔倒空激光器，其特征在于：所述开关电路(S2)为雪崩晶体管开关电路、大功率MOS管开关电路、闸流管开关电路或火花熄开关电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007101267217A CN100495834C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 一种腔倒空激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007101267217A CN100495834C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 一种腔倒空激光器 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2004100954162A Division CN100375345C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 腔倒空激光器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101136534A CN101136534A (zh) | 2008-03-05 |
| CN100495834C true CN100495834C (zh) | 2009-06-03 |
Family
ID=39160450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007101267217A Expired - Fee Related CN100495834C (zh) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | 一种腔倒空激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100495834C (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101834400B (zh) * | 2010-04-09 | 2012-05-23 | 华中科技大学 | 一种折叠式腔倒空电光调q激光谐振腔 |
| CN106229807B (zh) * | 2016-09-27 | 2019-07-23 | 中国科学技术大学 | 一种中心频率稳定功率放大的激光脉冲产生装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3577097A (en) * | 1967-11-28 | 1971-05-04 | Trw Inc | Laser with combined q-switch and synchronized cavity dump circuit |
| US4176327A (en) * | 1978-01-25 | 1979-11-27 | United Technologies Corporation | Method for cavity dumping a Q-switched laser |
| CN1021717C (zh) * | 1991-04-04 | 1993-07-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 自动跟踪选单纵模、调q与锁模方法 |
| US5365532A (en) * | 1992-10-09 | 1994-11-15 | Hughes Aircraft Company | Cavity dump laser amplitude stabilization |
| US5730811A (en) * | 1995-12-21 | 1998-03-24 | General Electric Company | Cavity dumped laser shock peening process |
-
2004
- 2004-12-31 CN CNB2007101267217A patent/CN100495834C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3577097A (en) * | 1967-11-28 | 1971-05-04 | Trw Inc | Laser with combined q-switch and synchronized cavity dump circuit |
| US4176327A (en) * | 1978-01-25 | 1979-11-27 | United Technologies Corporation | Method for cavity dumping a Q-switched laser |
| CN1021717C (zh) * | 1991-04-04 | 1993-07-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 自动跟踪选单纵模、调q与锁模方法 |
| US5365532A (en) * | 1992-10-09 | 1994-11-15 | Hughes Aircraft Company | Cavity dump laser amplitude stabilization |
| US5730811A (en) * | 1995-12-21 | 1998-03-24 | General Electric Company | Cavity dumped laser shock peening process |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 红外探测器时间常数测试系统（一）. 高业胜.航空计测技术，第19卷第5期. 1999 * |
| 调Q激光脉冲的腔内时间整形. 郭小东.光学学报，第15卷第8期. 1995 * |
| 钕玻璃激光器PTM调Q选横模的实验研究. 郭大浩.应用激光，第13卷第5期. 1993 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101136534A (zh) | 2008-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4896119A (en) | CW pumper CW pumped variable repetition rate regenerative laser amplifier system | |
| CN103227413B (zh) | 半导体激光器驱动电路 | |
| CN101588014A (zh) | 一种窄脉冲大电流半导体激光器驱动电路 | |
| CN206041199U (zh) | 一种小型窄脉宽高峰值功率半导体激光器驱动电路 | |
| CN102136831B (zh) | 一种高电压重频脉冲产生器 | |
| CN103474873A (zh) | 一种窄脉宽的大功率半导体激光器驱动电路 | |
| CN100375345C (zh) | 腔倒空激光器 | |
| CN102570272A (zh) | 皮秒激光脉冲再生放大器 | |
| US4477905A (en) | Short pulse laser | |
| CN100495834C (zh) | 一种腔倒空激光器 | |
| CN105896259B (zh) | Q开关Nd:YAG激光脉宽压窄技术 | |
| CN110932075A (zh) | 一种双波长脉冲对激光输出方法及激光器 | |
| CN103036137A (zh) | 产生高稳定、低重复频率、亚纳秒锁模脉冲激光的方法 | |
| CN1916746A (zh) | 产生高重复频率超短超强激光脉冲列的装置和方法 | |
| CN204947312U (zh) | 基于电光调制器的脉宽可调光纤激光器 | |
| CN204927799U (zh) | 一种高能量长脉冲激光获得装置 | |
| CN200944491Y (zh) | 产生高重复频率超短超强激光脉冲列的装置 | |
| JPH0474874B2 (zh) | ||
| CN101304150A (zh) | 微片式电光调q激光器的结构 | |
| CN113904210B (zh) | 一种可编程超快脉冲激光发生器 | |
| CN104393474A (zh) | 一种窄脉宽激光器 | |
| CN103715590A (zh) | 低重复频率保偏全光纤锁模激光器 | |
| CN106207738A (zh) | 低重复频率被动调q再生放大灯泵皮秒激光器 | |
| GB2286718A (en) | High power, pulsed laser diode driver incorporating optically activated, three terminal switch | |
| CN102044836A (zh) | 一种可调谐输出脉宽的微片激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHONGKE ZHONGHAN LASER EQUIPMENT (FUJIAN) CO., LTD Free format text: FORMER OWNER: XI-AN INST. OF OPTICS AND FINE MECHANICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Effective date: 20110804 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 710068 XI'AN, SHAANXI PROVINCE TO: 351117 PUTIAN, FUJIAN PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20110804 Address after: 351117 Putian City, Fujian province high tech Industrial Development Zone, Hanjiang District incubator building Patentee after: CHINA KEHAN LASER (FUJIAN) Co.,Ltd. Address before: 710068 No. 234 Youyi West Road, Shaanxi, Xi'an Patentee before: XI'AN INSTITUTE OF OPTICS AND PRECISION MECHANICS OF CAS |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090603 Termination date: 20201231 |