CN101320883B - 一种单纵模激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单纵模激光器，其包括泵浦光源、光学耦合系统以及激光腔，其中激光腔包括前后腔片或腔膜、低级次的1/4波片、Walk-off晶体、多级次波片以及激光增益介质，Walk-off晶体和激光增益介质设在低级次的1/4波片与多级次波片之间，多级次波片为λ/2或全波片，低级次的1/4波片和多级次波片与Walk-off晶体通光面上光轴夹角为45°，利用Walk-off在低级次的1/4波片与多级次波片之间三者构成波长选择结构，实现单纵模激光振荡。
Description
技术领域 本发明涉及激光领域，尤其涉及一种输出单纵模基波或倍频光的单纵模激光器。
背景技术 在激光领域中，单纵模激光器具有低噪声，相干长度长等一系列优点。实现单纵模的方式有标准具、双折射滤波器、短腔、环行腔等几种常规方式。如图1所示，专利号为200420026386.5的“微片式单频激光器”，提出一种采用Walk-off晶体作为偏振元件，制作微片单纵模激光器。其包括激光增增介质34、双折晶体波片38以及Walk-off晶体35，通过Walk-off走离角使相对双折晶体波片38不是全波片的部分波长光产生部分e光分量直接达到微片激光侧面损耗，从而实现单纵模输出，即Loyt滤波器方式选模。这样带来一些问题，Walk-off晶体35必须有足够的长度，才能使另一偏振分量达到微片边缘，这使激光器腔长变长，纵模间隔变大，从而使整个激光器件选膜能力更差，同时，其应用到倍频激光器中，腔长加长会减少倍频效率。
发明内容 本发明目的是提供一种选膜能力强，倍频效率高的输出单纵模基波或倍频光的单纵模激光器。
本发明采用以下技术方案：单纵模激光器包括泵浦光源、光学耦合系统以及激光腔，其中激光腔包括前后腔片或腔膜、低级次的1/4波片、Walk-off晶体、多级次波片以及激光增益介质，Walk-off晶体和激光增益介质设在低级次的1/4波片与多级次波片之间，多级次波片为λ/2或全波片，低级次的1/4波片和多级次波片与Walk-off晶体通光面上光轴夹角为45°。
上述的低级次的1/4波片与多级次波片之间还设有倍频晶体。
上述的激光增益介质作为激光增益介质的同时，也作为多级次波片。
上述的激光增益介质为均匀介质时，激光腔内各光学元件依序为前腔片或腔膜、多级次波片、激光增益介质、Walk-off晶体、低级次的1/4波片、后腔片或腔膜。
上述的激光增益介质为双折射晶体激光增益介质时，低级次的1/4波片与多级次波片的位置不变或对调。
上述的多级次波片带宽大于激光增益带宽。
上述的倍频晶体为Type I类倍频晶体时，倍频晶体作为Walk-off晶体或倍频晶体作为倍频晶体的同时，也作为Walk-off晶体。
上述的倍频晶体为II类倍频晶体时，倍频晶体作为多级次波片或倍频晶体作为倍频晶体的同时，也作为多级次波片。
上述的多级次波片对全波片波长随温度移动速度与激光腔波长随温度移动速度相同。
上述的激光增益介质或倍频晶体前后镀膜，同时作为标准具。
上述的倍频晶体的激光入射面镀倍频光反射膜或其泵浦端对倍频光透射膜。
上述的激光腔为分离腔结构，或采用深化光胶或胶合成整体的微片式结构。
本发明采用以上技术方案，利用Walk-off在低级次的1/4波片与多级次波片之间三者构成波长选择结构，相对多级次波片为全波片或1/2波片的波长将获得振荡，非全波片的波长将在激光腔中不断被损耗而难以起振，从而实现单纵模激光振荡；倍频晶体的激光入射面镀倍频光反射膜或其泵浦端对倍频光透射，可以消除倍频光的效应性。上述结构特别适用于微片式激光器。
附图说明 现结合附图对本发明做进一步详述：
图1是现有微片式单频激光器的结构示意图；
图2是本发明单纵模激光器的结构原理示意图；
图3是本发明非全波片的波长在激光腔中被损耗的原理图；
图4是本发明激光腔实施例之一的结构示意图；
图5是本发明激光腔实施例之二的结构示意图；
图6是本发明激光腔实施例之三的结构示意图；
图7是本发明激光腔实施例之四的结构示意图；
图8是本发明激光腔实施例之五的结构示意图；
图9是本发明激光腔实施例之六的结构示意图；
图10是本发明激光腔实施例之七的结构示意图。
具体实施方式 请参阅图2或3所示，本发明包括泵浦光源1、光学耦合系统2以及激光腔3，其中激光腔3包括前后腔片或腔膜31、32、低级次的1/4波片36、Walk-off晶体35、多级次波片33以及激光增益介质34，Walk-off晶体35和激光增益介质34设在低级次的1/4波片36与多级次波片33之间，多级次波片33为λ/2或全波片，低级次的1/4波片和多级次波片与Walk-off晶体35通光面上光轴夹角为45°或接近45°，多级次波片33带宽大于激光增益带宽。
如图2所示，主振荡光波长λ0从A点出发相对Walk-off晶体35，通过Walk-off晶体35，经过低级次的1/4波片36后，低级次的1/4波片36作为经B点反射后相对Walk-off晶体35为e光，向下到达c点，再穿过激光增益介质34、多级次波片33。由于多级次波片33为λ/2或全波片，其回到G点偏振方向不变，再通过Walk-off晶体35向上，经B点反射又转为O光，再回到A再回到E点，经过E点反射仍为O光，回到A点，完成一个循环，不断重复这样循环形成激光输出。
如图3所示，偏离中心波长λ0的波长λ从A到F点再回到A点来与λ0位相差为Δθ，设相对O光从A点出发，经B点反射转为e光进入激光增益介质34，再经多级次波片33从D点反射回到G时，再到C点，其光路RCos2Δθ为e光回到B点，再到A点；另一部分光路Sin2Δθ为O光到F，经F反射再变e光向下到达I点，其光路为TSin2Δθ，再经J点反射后，再到I点后，在I点分解为O、e光，其中为e光部分光路为R(Cos2Δθ)(Sin2Δθ)，为e光部分又到达长点，经F反射回到C点光强R2(Cos2Δθ)Sin2Δθ，同理它将从D点反射再部分到达B点，最终回到A点光路为R3(Cos2Δθ)2Sin2Δθ，各路光均可如此分解，假定Δθ＝6°，R＝90％再达到A点，原来Sin2Δθ＝0.1分量到达只有原来5％，即至少损失5％。因此相对多级次波片33为非全波片的波长，将不断被损耗而难以起振，从而实现单纵模激光振荡，对基波也可以将相对多级次波片33放置输出光一端端面，此时将有两上输出光点。
再请参阅图4所示，激光增益介质34作为激光增益介质的同时，也作为多级次波片。
又请参阅图2或5所示，激光增益介质34为均匀介质时，激光腔3内各光学元件依序为前腔片或腔膜31、多级次波片33、激光增益介质34、Walk-off晶体35、低级次的1/4波片36、后腔片或腔膜32。激光增益介质34为双折射晶体激光增益介质时，低级次的1/4波片36与多级次波片33的位置可以不变或者也可以对调位置。
再请参阅图6或7所示，在低级次的1/4波片36与多级次波片33之间还可以设有倍频晶体37，倍频晶体37可以设在Walk-off晶体35和激光增益介质34之间，倍频晶体37的激光入射面镀倍频光反射膜S3或其泵浦端对倍频光透射膜。
又请参阅图8所示，倍频晶体37为Type I类倍频晶体时，倍频晶体37作为Walk-off晶体或倍频晶体37作为倍频晶体的同时，也作为Walk-off晶体。
还请参阅图9所示，倍频晶体37为II类倍频晶体时，倍频晶体37作为多级次波片或倍频晶体37作为倍频晶体的同时，也作为多级次波片。
再请参阅图10所示，激光增益介质34或倍频晶体37前后镀膜S1、S2，同时作为标准具。如此多级次波片33可以采用对全波片波长随温度移动速度与激光腔波长随温度移动速度相同的结构。
上述技术方案中的激光腔可以为分离腔结构，或采用深化光胶或胶将腔内各元件合成整体的微片式结构。
Claims (12)
1.一种单纵模激光器，包括泵浦光源、光学耦合系统以及激光腔，其特征在于：激光腔包括前后腔片或腔膜、低级次的1/4波片、Walk-off晶体、多级次波片以及激光增益介质，Walk-off晶体和激光增益介质设在低级次的1/4波片与多级次波片之间，多级次波片为λ/2或全波片，低级次的1/4波片和多级次波片与Walk-off晶体通光面上光轴夹角为45°。
2.根据权利要求1所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其低级次的1/4波片与多级次波片之间还设有倍频晶体。
3.根据权利要求1所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其激光增益介质作为激光增益介质的同时，也作为多级次波片。
4.根据权利要求1或3所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其激光增益介质为均匀介质时，激光腔内各光学元件依序为前腔片或腔膜、多级次波片、激光增益介质、Walk-off晶体、低级次的1/4波片、后腔片或腔膜。
5.根据权利要求1或3所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其激光增益介质为双折射晶体激光增益介质时，低级次的1/4波片与多级次波片的位置不变或对调。
6.根据权利要求1所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其多级次波片带宽大于激光增益带宽。
7.根据权利要求2所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其倍频晶体为Type I类倍频晶体时，倍频晶体作为Walk-off晶体或倍频晶体作为倍频晶体的同时，也作为Walk-off晶体。
8.根据权利要求2所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其倍频晶体为II类倍频晶体时，倍频晶体作为多级次波片或倍频晶体作为倍频晶体的同时，也作为多级次波片。
9.根据权利要求2所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其倍频晶体的激光入射面镀倍频光反射膜或其泵浦端对倍频光透射膜。
10.根据权利要求2所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其激光增益介质或倍频晶体前后镀膜，同时作为标准具。
11.根据权利要求10所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其多级次波片采用对全波片波长随温度移动速度与激光腔长随温度移动速度相同的结构。
12.根据权利要求1、2或3所述的一种单纵模激光器，其特征在于：其激光腔为分离腔结构，或采用深化光胶或胶合成整体的微片式结构。
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