CN101039011A - 多波长激光输出的调谐装置和调谐方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多波长激光输出的调谐装置和调谐方法，调谐装置包括在同一个激光工作物质的泵浦腔中由至少两个波长的全反射镜及输出镜组成的多波长激光振荡的谐振腔，在构成谐振腔的全反镜前设有可控光闸。调谐方法基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，执行关闭设定波长以外的波长谐振腔的全反镜前的可控光闸步骤实现调谐。本发明调谐过程没有任何光学元件位置移动，只控制可控光闸选择不同的谐振腔进行特定波长的激光振荡放大就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光，避免了因移动光学元件所引起的输出功率下降等现象，激光输出稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种多波长激光输出的调谐装置和调谐方法，尤其是一种在不移动任何光学元件的条件下实现多波长激光输出的调谐装置和调谐方法。
背景技术
同一激光工作物质由于不同能级之间跃迁的多种可能性，可能产生多条谱线的激光振荡放大而获得激光输出。例如He-Ne激光器中的激光工作物质Ne存在0.6328微米、1.15微米和3.39微米三种重要的工作谱线的振荡，Nd:YAG激光晶体存在1.06微米、1.32微米和1.44微米等近20条工作谱线的振荡。
以Nd:YAG激光晶体为例，由于1.44微米波长激光的激发截面远比1.06微米波长激光的激发截面要小，甚至比1.32微米的也小，增益系数很低，所以很难产生1.44微米激光的输出。1.06微米波长激光因其增益系数最高，在模竞争中会抑制1.32微米和1.44微米波长的激光振荡，因此仅会有1.06微米波长的激光输出。如果要获得1.32微米的激光输出，就需要抑制增益系数最高的1.06微米波长的激光振荡；进一步地，如果要实现1.44微米波长激光的振荡放大输出就必须同时抑制增益系数最高和次高的1.06微米和1.32微米波长激光的振荡放大。
现有实现Nd:YAG不同波长的激光输出的方法是：在正常工作条件下，Nd:YAG激光器在室温时以最强的4F3/2→4I11/2跃迁产生1.0641微米波长的振荡，如果在该谐振腔中插入标准具或色散棱镜，或用特殊的谐振腔反射镜作输出镜，或使用镀高度选择性介质膜的反射镜，也可能获得其他波长跃迁。上述这些元件抑制了其他不需要的波长的激光振荡，而提供了所需波长振荡的最佳条件，这种技术可在Nd:YAG中产生20多种波长的激光跃迁。即通过抑制某些波长的激光振荡，实现只让某一波长的激光振荡放大输出。因为采用两镜腔进行波长的选择，对腔镜镀膜的要求很高难以镀制，多镜损耗腔也是进行振荡波长选择的方法之一。办法是利用多镜腔增加对增益高的波长的损耗，使它不能产生谐振放大，而让增益低的波长产生谐振放大。但是通常都有光学元件的移动，光学元件的移动往往会造成谐振腔失调，使激光输出不稳定或造成不能产生谐振放大，同时也给制造带来困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种多波长激光输出的调谐装置和调谐方法，能在不移动任何光学元件的情况下实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多波长激光输出的调谐装置，包括在同一个激光工作物质的泵浦腔中由至少两个波长的全反射镜及输出镜组成的多波长激光振荡的谐振腔，在构成所述谐振腔的全反镜前设有可控光闸。
所述可控光闸可以设置在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前，也可以设置在所有波长谐振腔的全反镜前。构成多波长谐振腔的输出镜可以是各波长共用的输出镜，也可以是各波长独立的输出镜。
在上述技术方案中，所述可控光闸为电控机械光闸。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种多波长激光输出的调谐方法，基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，执行关闭设定波长以外的波长谐振腔的全反镜前的可控光闸步骤，实现所述设定波长的激光输出。
为了实现上述目的，本发明还提供了另一种多波长激光输出的调谐方法，基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在所有波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，执行打开设定波长谐振腔的全反镜前的可控光闸、关闭其他波长谐振腔的全反镜前的可控光闸步骤，实现所述设定波长的激光输出。
本发明提出了一种多波长激光输出的调谐装置和调谐方法，使每一个振荡波长都具有各自的谐振腔，在不移动任何光学元件的条件下，只需要控制可控光闸选择不同的谐振腔进行特定波长的激光振荡放大就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。本发明调谐过程没有任何光学元件的位置移动，避免了因移动光学元件位置而产生的谐振腔参数失调所引起的输出功率下降或不能产生激光的现象，激光输出稳定可靠。本发明在一个激光器上实现多波长输出，避免了使用多个激光器的麻烦，节省了设备费用。在本发明技术方案基础上，可实现各波长激光的独立输出，在需要使用光纤输出激光时，利于对与该波长激光相匹配的扩束，聚焦耦合等光束转换元件参数的选择，避免了共用一个扩束和耦合元件时，因波长不同经聚焦后焦点位置的误差产生的耦合效率降低，以及焦点位置太靠近光纤端面可能导致的光纤损坏。各波长独立输出时还具有各自的谐振腔，利于进行各波长谐振腔参数的最佳设计，例如可以对各波长谐振腔的腔型、腔长等参数进行选择，当腔型和腔长相同时，具有相同的模体积，可以进行各波长激光振荡谐振腔参数的最佳设计。
附图说明
图1为本发明多波长激光输出的调谐装置第一实施例的结构示意图；
图2为本发明多波长激光输出的调谐装置第二实施例的结构示意图；
图3为本发明多波长激光输出的调谐装置第三实施例的结构示意图。
附图标记说明：
1-Nd:YAG激光晶体； 2-激光输出镜； 3-1.06微米全反镜；
4-1.32微米全反镜； 5-1.44微米全反镜； 23-1.06微米输出镜；
24-1.32微米输出镜； 25-1.44微米输出镜； 31-1.06微米可控光闸；
41-1.32微米可控光闸； 42-45°反射镜； 421-45°反射镜；
51-1.44微米45°全反镜； 52-1.44微米45°全反镜； 521-1.44微米45°全反镜；
53-1.44微米可控光闸。
具体实施方式
下面以多波长Nd:YAG激光器为例，通过附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
第一实施例
图1为本发明多波长激光输出的调谐装置第一实施例的结构示意图。本实施例多波长激光输出的调谐装置主体结构包括Nd:YAG激光晶体1、激光输出镜2、1.06微米全反镜3、1.32微米全反镜4、1.44微米全反镜5、1.44微米45°全反镜51。在上述三个波长以及三个波长以上的系统中，本发明构成各波长谐振腔的原则是：增益较高的波长相对于增益较低的波长的谐振腔全反镜(或输出镜)总处于光路中为形成增益较低波长谐振腔而设置的反射镜的透射方向上，而增益较低波长的谐振腔的全反镜(或输出镜)总处于该反射镜的反射方向上，增益系数越低的波长的谐振腔光路中包含的反射镜就越多。
如图1所示，Nd:YAG激光晶体1为掺钕钇铝石榴石晶体，激光输出镜2位于Nd:YAG激光晶体1的一侧，与Nd:YAG激光晶体1的主光轴垂直，并镀有对1.44微米波长、1.32微米以及对1.06微米波长的激光部分透射的膜层；1.06微米全反镜3位于Nd:YAG激光晶体1的另一侧，与Nd:YAG激光晶体1的主光轴垂直，并镀有对1.06微米波长的激光全反射的膜层，这样由1.06微米全反镜3和激光输出镜2构成了1.06微米波长的谐振腔。1.32微米全反镜4位于Nd:YAG激光晶体1与1.06微米全反镜3之间，与Nd:YAG激光晶体1的主光轴垂直，镀有对1.32微米波长的激光全反射和对1.06微米波长激光高透射的膜层(也即增益较高的1.06微米波长谐振腔的全反镜位于为形成增益较低的波长谐振腔而设置的1.32微米反射镜的透射方向上)，这样由1.32微米全反镜4和激光输出镜2构成了另一个1.32微米波长的谐振腔。在1.32微米全反镜4和Nd:YAG激光晶体1之间设有一个1.44微米45°全反镜51与Nd:YAG激光晶体1的主光轴呈45°角，其上镀有对1.44微米波长的激光全反射的膜层，还镀有对1.32微米波长和1.06微米波长的激光高透射的膜层(也即增益较高的1.32微米波长谐振腔的全反镜位于为形成增益较低波长谐的振腔而设置的1.44微米反射镜的透射方向上)；在1.44微米45°全反镜51反射的光路上有一个1.44微米全反镜5垂直于反射光光路并与Nd:YAG激光晶体1的主光轴平行(即增益较低波长的谐振腔的全反镜总处于为形成增益较低波长谐振腔而设置的反射镜的反射方向上)，镀有对1.32微米波长和1.06微米波长的激光高透射的膜层以及对1.44微米波长的激光全反射的膜层，这样由1.44微米全反镜5、1.44微米45°全反镜51和激光输出镜2构成了1.44微米波长的谐振腔，可见增益系数越低的波长的谐振腔光路中包含的反射镜就越多。
尽管建立了三个波长的谐振腔，但是三个谐振腔有重叠的部分并非完全独立，如果不对某些谐振腔的振荡加以阻止而同时工作，那么经过模竞争只有一个增益系数最高的1.06微米激光波长能实现振荡放大输出，为此本实施例提出了在谐振腔中增设可控光闸阻止某些谐振腔工作的技术方案，即除了增益最小的1.44微米波长的反射镜4外，在其他全反镜前分别设置可控光闸。具体为：在1.06微米全反镜3和1.32微米全反镜4之间设置1.06微米可控光闸31；在1.32微米反射镜4和1.44微米45°全反镜51之间设置1.32微米可控光闸41，1.06微米可控光闸31和1.32微米可控光闸41可以被关闭或打开，使其遮挡或不遮挡各自谐振腔主光轴的光束。本实施例中，可控光闸为电控机械光闸。
由此，当1.06微米可控光闸31和1.32微米可控光闸41均被控制打开时，因为1.44微米45°全反镜51和1.32微米全反镜4均镀有对1.06微米波长激光高透的膜层，虽然1.32微米和1.44微米波长的激光谐振腔依然存在，但是经过模竞争在激光输出镜2和1.06微米全反镜3构成的1.06微米波长激光谐振腔内形成1.06微米波长激光振荡放大而获得1.06微米激光输出。
当1.06微米可控光闸31处于关闭和1.32微米可控光闸41打开时，因为1.44微米45°全反镜51镀有对1.32微米波长激光高透的膜层，虽然1.44微米波长的激光谐振腔依然存在，经过模竞争在激光输出镜2和1.32微米全反镜4构成的1.32微米激光谐振腔内形成激光振荡放大而获得1.32微米激光输出。
当1.32微米可控光闸41被控制关闭时，1.44微米激光在激光输出镜2和1.44微米45°全反镜51以及1.44微米全反镜5构成的谐振腔内获得振荡放大而输出1.44微米激光。
由此可见，本实施例实现了在不移动任何光学元件的条件下，只需要控制可控光闸的打开或关闭，选择不同的谐振腔进行特定波长的激光振荡放大就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。
第二实施例
图2为本发明多波长激光输出的调谐装置第二实施例的结构示意图，能更清楚地说明从增益最高到增益最低波长的谐振腔反射镜的设置原则。本实施例多波长激光输出的调谐装置主体结构包括Nd:YAG激光晶体1、激光输出镜2、1.06微米全反镜3、1.32微米全反镜4、1.44微米全反镜5、45°反射镜42、1.44微米45°全反镜52。
如图2所示，Nd:YAG激光晶体1为掺钕钇铝石榴石晶体，激光输出镜2位于Nd:YAG激光晶体1的一侧，与Nd:YAG激光晶体1的主光轴垂直，并镀有对1.44微米波长、1.32微米以及对1.06微米波长的激光部分透射的膜层；1.06微米全反镜3位于Nd:YAG激光晶体1的另一侧，与Nd:YAG激光晶体1的主光轴垂直，并镀有对1.06微米波长的激光全反射的膜层，这样由1.06微米全反镜3和激光输出镜2构成了1.06微米波长的谐振腔。在1.06微米全反镜3和Nd:YAG激光晶体1之间有一个45°全反镜42与Nd:YAG激光晶体1的主光轴呈45°角，其上镀有对1.32微米波长的激光和1.44微米波长的激光全反射的膜层，及对1.06微米波长激光高透射的膜层(也即增益较高的1.06微米波长谐振腔的全反镜位于光路中为形成增益较低波长的谐振腔而设置的1.32微米反射镜的透射方向上)，因而不会影响1.06微米波长的谐振腔；1.32微米全反镜4位于45°全反镜42反射的光路上(即增益较低波长的谐振腔的全反镜总处于为形成增益较低波长的谐振腔而设置的反射镜的反射方向上)，垂直于45°全反镜42的反射光路并与Nd:YAG激光晶体1的主光轴平行，且1.32微米全反镜4到45°全反镜42的距离与1.06微米全反镜3到45°全反镜42的距离相等；该镜片上镀有对1.32微米波长激光全反射和对1.06微米波长激光高透射的膜层，这样由1.32微米全反镜4、45°全反镜42和激光输出镜2构成了另一个1.32微米波长的谐振腔。在1.32微米全反镜4和45°全反镜42之间有一个1.44微米45°全反镜52与所在光路呈45°角且与45°全反镜42的平面垂直，其上镀有对1.44微米波长的激光全反射和对1.33微米和1.06微米波长的激光高透射的膜层(也即增益较高的1.32微米波长谐振腔的全反镜位于光路中为形成增益较低波长的谐振腔而设置的1.44微米反射镜的透射方向上)；1.44微米45°全反镜52的反射光路与Nd:YAG激光晶体1的主光轴平行，在反射光路上有一个1.44微米全反镜5垂直于反射光光路并与Nd:YAG激光晶体1的主光轴垂直(即增益较低波长的谐振腔的全反镜总处于光路中为形成增益较低波长谐振腔而设置的反射镜的反射方向上)，其上镀有对1.06微米波长和1.32微米的激光高透射的膜层以及对1.44微米波长的激光全反射的膜层，且1.44微米全反镜5经过1.44微米45°全反镜52到45°全反镜42的距离与1.06微米全反镜3到45°全反镜42的距离相等；这样由1.44微米全反镜5、1.44微米45°全反镜52、45°全反镜42和激光输出镜2构成了又一个1.44微米波长的谐振腔，可见增益系数越低的波长的谐振腔光路中包含的反射镜就越多。
本实施例的特点是除激光晶体1和激光输出镜2共用外，各波长的全反镜光路是独立的，而且三个波长的谐振腔的腔长相同。本实施例提出了在谐振腔中增设可控光闸阻止某些谐振腔工作的技术方案，即所有全反镜前分别设置可控光闸。具体为：在1.06微米全反镜3和45°全反镜42之间设置有1.06微米可控光闸31；在1.32微米反射镜4和1.44微米45°全反镜52之间设置有1.32微米可控光闸41；在1.44微米反射镜5和1.44微米45°全反镜52之间设置有1.44微米可控光闸53。所有可控光闸可以分别被关闭或打开，使其遮挡或不遮挡该波长光束。本实施例中，可控光闸为电控机械光闸。
Nd:YAG激光晶体1能产生波长为1.06微米、1.32微米和1.44微米波长的激光跃迁。当1.06微米可控光闸31被打开时，三个波长激光会在各自的谐振腔中振荡，经模竞争最后在激光输出镜2和1.06微米全反镜3构成的1.06微米激光谐振腔内形成激光振荡放大而获得1.06微米激光输出。此时，无论1.32微米可控光闸41和1.44微米可控光闸53是否是打开还是关闭，均可获得1.06微米激光输出。当然也可在此时关闭1.32微米可控光闸41和1.44微米可控光闸53更好。
当1.06微米可控光闸31、1.44微米可控光闸53均处于关闭和1.32微米可控光闸41打开时，因为45°全反镜42和1.32微米全反镜4均镀有对1.06微米波长激光高透和1.32微米全反的膜层，1.44微米45°全反镜52镀有对1.06微米波长激光和1.32微米高透的膜层，经过模竞争在激光输出镜2、45°全反镜42和1.32微米全反镜4构成的1.32微米激光谐振腔内形成激光振荡放大而获得1.32微米激光输出。
而当1.06微米可控光闸31和1.32微米可控光闸41均被控制关闭而1.44微米可控光闸53打开时，因45°全反镜42镀有对1.32微米波长的激光和1.44微米波长的激光全反射而对1.06微米波长激光高透射的膜层，以及1.44微米45°全反镜52镀有对1.44微米波长的激光全反射、对1.33微米和1.06微米波长的激光高透射的膜层，而且1.44微米全反镜5镀有对1.06微米波长、1.32微米波长的激光高透射和对1.44微米波长的激光全反射的膜层，所以在激光输出镜2、45°全反镜42、1.44微米45°全反镜52和1.44微米全反镜5构成的1.44微米波长谐振腔内获得振荡放大而输出1.44微米激光。
由此可见，本实施例实现了在不移动任何光学元件的条件下，只需要控制可控光闸的打开或关闭，选择不同的谐振腔进行特定波长的激光振荡放大就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。此外，本实施例技术方案使三个波长的谐振腔具有了更多的独立光路，且三个谐振腔的腔长相同，如果腔型也相同，可在不同的波长激光谐振时具有模体积相同的优点。当然，本实施例也可根据需要将腔长设计为不等的长度。
第三实施例
图3为本发明多波长激光输出的调谐装置第三实施例的结构示意图，也能更清楚地说明从增益最高到增益最低波长的谐振腔输出镜的设置原则。本实施例是在第二实施例基础上提出各波长的输出镜独立的技术方案，即分别由1.06微米输出镜23、1.32微米输出镜24和1.44微米输出镜25构成各波长不同光路谐振腔的输出镜，分别输出各波长激光，为与这些谐振腔配合，还增加了45°反射镜421和1.44微米45°反射镜521。其中，1.06微米输出镜23上镀有对1.06微米波长激光部分透射的膜层和对1.32微米波长、1.44微米波长的激光高透射的膜层，它与1.06微米全反镜3构成1.06微米波长激光谐振腔。在1.06微米输出镜23与Nd:YAG激光晶体1之间设置45°反射镜421与Nd:YAG激光晶体1的主光轴呈45°角且与45°反射镜42平行，其上镀有对1.32微米波长和1.44微米波长的激光全反射而对1.06微米波长激光高透射的膜层，该膜层与45°反射镜42相同(也即增益较高的1.06微米波长谐振腔的输出镜位于光路中为形成增益较低的1.32微米波长谐振腔而设置的反射镜的透射方向上)；1.32微米输出镜24位于45°全反镜421反射的光路上(即增益较低波长的谐振腔的输出镜总位于光路中为形成增益较低波长的谐振腔而设置的反射镜的反射方向上)，垂直于45°全反镜421的反射光光路且与Nd:YAG激光晶体1的主光轴平行，该镜片上镀有对1.32微米波长激光部分透射和对1.06微米波长激光高透的膜层。1.32微米输出镜24、45°全反镜421、45°全反镜42和1.32微米全反镜4构成了1.32微米激光谐振腔，可见增益系数较低的波长的谐振腔光路中包含的反射镜就较多。在1.32微米输出镜24与45°反射镜421之间设置1.44微米45°反射镜521与光路呈45°角且与45°反射镜421平行，其上镀有对1.32微米波长和1.06微米波长的激光高透射以及对1.44微米波长的激光全反射的膜层，该膜层与1.44微米45°反射镜52相同，反射的光路与Nd:YAG激光晶体1的主光轴平行(也即增益较高的1.32微米波长谐振腔的输出镜位于光路中为形成增益最低波长的谐振腔而设置的1.44微米反射镜的透射方向上)；1.44微米输出镜25位于1.44微米45°反射镜521反射的光路上(即增益较低波长的谐振腔的输出镜总位于光路中为形成增益较低波长的谐振腔而设置的反射镜的反射方向上)，垂直于反射光光路和Nd:YAG激光晶体1的主光轴，该镜片上镀有对1.32微米波长和1.06微米波长激光高透的膜层，以及对1.44微米波长激光部分透射的膜层。因此1.44微米输出镜25、1.44微米45°全反镜521、45°全反镜421、45°全反镜42、1.44微米45°全反镜52和1.44微米全反镜5构成了1.44微米波长激光谐振腔，可见增益系数最低的波长的谐振腔光路中包含的反射镜就最多。本实施例进行振荡波长选择的方法与第二实施例相同，不同之处仅是各波长的激光通过各自的输出镜输出，此处不再一一赘述。
本实施例仅共用了Nd:YAG激光晶体1，使三个波长的谐振腔具有了更多的独立光路且三个谐振腔的腔长相同，如果腔型也相同，这时在不同的波长激光谐振时具有模体积相同的优点。各波长独立输出时具有独立的谐振腔，利于进行各波长谐振腔参数的最佳设计。当然也可根据需要将腔长设计为不等的长度。
基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，本发明提出了一种多波长激光输出的调谐方法，包括步骤：关闭设定波长以外的波长谐振腔的全反镜前的可控光闸，实现所述设定波长的激光输出。
基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在所有波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，本发明还提出了一种多波长激光输出的调谐方法，包括步骤：打开设定波长谐振腔的全反镜前的可控光闸，关闭其他波长谐振腔的全反镜前的可控光闸，实现所述设定波长的激光输出。
本发明多波长激光输出的调谐方法实现了在不移动任何光学元件的前提下，仅采用可控光闸破坏谐振腔工作条件的干预方法阻止增益最高波长的激光的振荡，从而获得增益次高的波长的激光的振荡放大输出；同理，也可以阻止增益最高和次高波长的激光的振荡，从而获得增益第三的波长的激光振荡放大输出；最终实现获得多个不同波长的激光的调谐输出。其基本构思是，首先使Nd:YAG激光晶体可能产生谐振放大输出的各波长都具有各自的谐振腔，如果阻止了这些谐振腔中的某些谐振腔产生谐振放大而剩下一个谐振腔可以谐振放大，那么将会获得该谐振腔振荡放大波长的激光输出。本发明多波长激光输出的调谐方法上述技术方案最大的优点是在实现波长调谐时不移动任何光学元件的位置，因而不会破坏任一已经调整好的谐振腔，避免了谐振腔参数失调引起的输出功率下降或不能产生激光的现象，从而获得各波长的稳定输出，而且可以进行各波长激光振荡谐振腔参数的最佳设计。
本发明利用各波长输出的特点，首先在同一个激光工作物质的泵浦腔中设置同时存在的多个波长的谐振腔，在三个波长以上的系统中，构成各波长谐振腔的方法和原则是：增益较高的波长相对于增益较低的波长的谐振腔全反镜(或输出镜)总处于光路中为形成增益较低波长谐振腔而设置的反射镜的透射方向上，而增益较低波长的谐振腔的全反镜(或输出镜)总处于该反射镜的反射方向上，增益系数越低的波长的谐振腔光路中包含的反射镜就越多。具体地，每个谐振腔由一系列光学元件形成，如激光晶体、激光输出镜和全反镜。当然，激光晶体可以共用，激光输出镜可以共用也可以单独设置，每一波长的全反镜则单独设置，形成各自独立的谐振腔。尽管建立了多个波长的谐振腔，但如果不对某些谐振腔的振荡加以阻止而同时工作，那么经过模竞争只有一个增益系数最高的激光波长能实现振荡放大输出。为此，本发明提出了在谐振腔中增设可控光闸阻止某些谐振腔工作的技术方案，即除了增益系数最低的波长的全反射镜外，在其他全反镜前分别设置可控光闸。这样一来，通过控制各可控光闸的打开或关闭，就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。其中，在构成所述谐振腔的全反镜前设置可控光闸可以为在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前设置可控光闸，也可以为在所有波长谐振腔的全反镜前设置可控光闸。通过控制可控光闸的打开或关闭实现波长的调谐而输出不同波长的激光具体为：打开设定波长谐振腔的全反镜前的可控光闸，关闭其他波长谐振腔的全反镜前的可控光闸，实现所述设定波长的激光输出。
如图1所示是在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前设置可控光闸的技术方案，其中Nd:YAG激光晶体1和激光输出镜2为共用，由1.06微米全反镜3和激光输出镜2构成了1.06微米波长的谐振腔；由1.32微米全反镜4和激光输出镜2构成了另一个1.32微米波长的谐振腔；由1.44微米全反镜5、1.44微米45°全反镜51和激光输出镜2构成了1.44微米波长的谐振腔。
由此，当1.06微米可控光闸31和1.32微米可控光闸41均被控制打开时，因为1.44微米45°全反镜51和1.32微米全反镜4均镀有对1.06微米波长激光高透的膜层，虽然1.32微米和1.44微米的激光谐振腔依然存在，但是经过模竞争在激光输出镜2和1.06微米全反镜3构成的1.06微米波长激光谐振腔内形成1.06微米波长激光振荡放大而获得1.06微米激光输出。
当1.06微米可控光闸31处于关闭和1.32微米可控光闸41打开时，因为1.44微米45°全反镜51镀有对1.32微米波长激光高透的膜层，虽然1.44微米的激光谐振腔依然存在，经过模竞争在激光输出镜2和1.32微米全反镜4构成的1.32微米激光谐振腔内形成激光振荡放大而获得1.32微米激光输出。
当1.32微米可控光闸41被控制关闭时，1.44微米激光在激光输出镜2和1.44微米45°全反镜51以及1.44微米全反镜5构成的谐振腔内获得振荡放大而输出1.44微米激光。
由此可见，本发明实现了在不移动任何光学元件的条件下，只需要控制可控光闸的打开或关闭，选择不同的谐振腔进行特定波长的激光振荡放大就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。
如图2所示是在每个全反镜前设置可控光闸的技术方案。其中Nd:YAG激光晶体1和激光输出镜2为共用，由1.06微米全反镜3和激光输出镜2构成了1.06微米波长的谐振腔；由1.32微米全反镜4、45°全反镜42和激光输出镜2构成了另一个1.32微米波长的谐振腔；由1.44微米全反镜5、1.44微米45°全反镜52、45°全反镜42和激光输出镜2构成了又一个1.44微米波长的谐振腔。
当1.06微米可控光闸31被打开时，因为45°全反镜42镀有对1.06微米波长激光高透射的膜层，在激光输出镜2和1.06微米全反镜3构成的1.06微米激光谐振腔内形成激光振荡放大而获得1.06微米激光输出。此时，无论1.32微米可控光闸41和1.44微米可控光闸53是否是打开还是关闭，均可获得1.06微米激光输出。当然也可在此时关闭1.32微米可控光闸41和1.44微米可控光闸53更好。
当1.06微米可控光闸31、1.44微米可控光闸53均处于关闭和1.32微米可控光闸41打开时，因为45°全反镜42和1.32微米全反镜4均镀有对1.06微米波长激光高透和1.32微米全反的膜层，1.44微米45°全反镜52镀有对1.06微米波长激光和1.32微米高透的膜层，所以在激光输出镜2、45°全反镜42和1.32微米全反镜4构成的1.32微米激光谐振腔内形成激光振荡放大而获得1.32微米激光输出。
而当1.06微米可控光闸31和1.32微米可控光闸41均被控制关闭而1.44微米可控光闸53打开时，因45°全反镜42镀有对1.32微米波长的激光和1.44微米波长的激光全反射而对1.06微米波长激光高透射的膜层，以及1.44微米45°全反镜52镀有对1.44微米波长的激光全反射、对1.33微米和1.06微米波长的激光高透射的膜层，而且1.44微米全反镜5镀有对1.06微米波长、1.32微米波长的激光高透射和对1.44微米波长的激光全反射的膜层，所以在激光输出镜2、45°全反镜42、1.44微米45°全反镜52和1.44微米全反镜5构成的1.44微米波长谐振腔内获得振荡放大而输出1.44微米激光。
由此可见，本实施例实现了在不移动任何光学元件的条件下，只需要控制可控光闸的打开或关闭，选择不同的谐振腔进行特定波长的激光振荡放大就可以实现波长的调谐作用而输出不同波长的激光。此外，本发明技术方案使三个波长的谐振腔具有了更多的独立光路，且三个谐振腔的腔长相同，如果腔型也相同，可在不同的波长激光谐振时具有模体积相同的优点。当然，本实施例也可根据需要将腔长设计为不等的长度。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种多波长激光输出的调谐装置，包括在同一个激光工作物质的泵浦腔中由至少两个波长的全反射镜及输出镜组成的多波长激光振荡的谐振腔，其特征在于，在构成所述谐振腔的全反镜前设有可控光闸。
2.如权利要求1所述的多波长激光输出的调谐装置，其特征在于，所述可控光闸设置在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前。
3.如权利要求1所述的多波长激光输出的调谐装置，其特征在于，所述可控光闸设置在所有波长谐振腔的全反镜前。
4.如权利要求1所述的多波长激光输出的调谐装置，其特征在于，构成多波长谐振腔的输出镜是各波长共用的输出镜。
5.如权利要求1所述的多波长激光输出的调谐装置，其特征在于，构成多波长谐振腔的输出镜是各波长独立的输出镜。
6.如权利要求1～5任一所述的多波长激光输出的调谐装置，其特征在于，所述可控光闸为电控机械光闸。
7.一种多波长激光输出的调谐方法，其特征在于，基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在除增益最小波长以外的其他波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，执行关闭设定波长以外的波长谐振腔的全反镜前的可控光闸步骤，实现所述设定波长的激光输出。
8.一种多波长激光输出的调谐方法，其特征在于，基于同一个激光工作物质的泵浦腔中同时存在的至少二个波长的谐振腔，且在所有波长谐振腔的全反镜前设置有可控光闸，执行打开设定波长谐振腔的全反镜前的可控光闸、关闭其他波长谐振腔的全反镜前的可控光闸步骤，实现所述设定波长的激光输出。
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