CN101834400A - 一种折叠式腔倒空电光调q激光谐振腔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电光调Q激光谐振腔，依次包括第一全反镜、激光介质、电光调Q晶体和第二全反镜，其特征在于：在激光介质和电光调Q晶体之间放置有折叠腔镜，折叠腔镜采用布儒斯特镜，其放置的角度使垂直于入射面的S偏振光满足全反射条件。本发明提供的谐振腔减少了腔内光学元件，避免了光学膜层的损伤，降低了插入损耗，并缩短了激光谐振腔长度。

Description

一种折叠式腔倒空电光调Q激光谐振腔

技术领域

本发明属于激光技术，具体涉及一种电光调Q激光谐振腔。

背景技术

电光调Q是利用晶体的电光效应，通过激光谐振腔内光电场偏振方向的变化，实现激光振荡Q值的调节。它可以产生窄脉冲宽度、高峰值功率的激光脉冲。为保证实现好的Q开关效果，传统的电光调Q谐振腔内需要放置起偏、检偏元件。目前普遍使用布儒斯特镜片和格兰棱镜作为腔内光电场的起偏、检偏器件。

传统激光谐振直线腔内放置起偏、检偏的布儒斯特镜和格兰棱镜会带来一些不便和劣势：(1)布儒斯特镜所镀制的介质膜的作用主要是为了提高腔内光电场平行分量的偏振度，对于激光波长无明显地增透效果，格兰棱镜的光胶层易受到光照破坏，因此给谐振腔带来较大的插入损耗。(2)由于电光调Q腔内光强较高，介质膜层和光胶层易损伤，特别是对于腔倒空方式的电光调Q激光器，由此带来的不利因素更为严重。激光谐振腔内插入起偏、检偏的布儒斯特镜片和格兰棱镜极大地限制了电光调Q激光峰值功率的提高。(3)在腔内固定安装和调节布儒斯特镜和格兰棱镜，镜座调节架占据了较大的空间位置，增加了激光谐振腔腔长，不利于压缩电光调Q的激光脉冲宽度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述电光调Q的激光谐振腔中必须将布儒斯特镜插入腔内使用的不足之处，提供一种电光调Q激光谐振腔，该谐振腔减少了腔内光学元件，避免了光学膜层的损伤，降低了插入损耗，并缩短了激光谐振腔长度。

本发明提供的折叠式腔倒空电光调Q激光谐振腔，依次包括第一全反镜、激光介质、电光调Q晶体和第二全反镜，其特征在于：在激光介质和电光调Q晶体之间放置有折叠腔镜，折叠腔镜采用布儒斯特镜，其放置的角度使垂直于入射面的S偏振光满足全反射条件。

作为上述技术方案的改进，在折叠腔镜和电光调Q晶体之间放置有λ/4波片，且λ/4波片与电光调Q晶体的通光面平行，λ为激光波长。

本发明在谐振腔型上采用布儒斯特镜等价为折叠腔镜的方法，使垂直于入射面的S偏振光能在腔内振荡，平行于入射面的P偏振光完全输出，保证λ/4电压可有效地控制腔内光的偏振状态，此时布儒斯特镜起到起偏、检偏镜的作用。因此，新型电光调Q谐振腔内不需要另外插入布儒斯特起偏、检偏镜。该谐振腔型可以用于侧面泵浦方式、端面泵浦方式的腔倒空电光调Q固体激光器，如Nd:YAG、Nd:YVO₄、Nd:YAP、Nd:GdVO₄等，以及加压、退压、纵向、横向电光效应的电光调Q晶体，如KD^*P、BBO、RTP、LN等。这种谐振腔内只存在一种光偏振状态振荡，特别适合电光调Q的要求，在实际应用中可以起到将布儒斯特镜与折叠反射镜合二为一的作用。具体而言，本发明的优点在于：

(1)该谐振腔采用偏振反射，使得谐振腔减少非增益性的光学元件，降低腔内插入损耗，有利于提高激光调Q脉冲的能量。

(2)该谐振腔内无起偏光学元件，光路无折射偏移，方便调试。

(3)该激光谐振腔可以缩短同等条件下的谐振腔长度，能有效地压缩Q脉冲宽度，有助于提高激光Q脉冲的峰值功率。

(4)谐振腔采用的布儒斯特镜，可以同时起到起偏、检偏、反射和输出镜的作用，能获得好的电光调Q效果，可以用于所有侧面泵浦方式、端面泵浦方式的腔倒空电光调Q固体激光器和电光晶体。

附图说明

图1传统的直线腔倒空电光调Q激光谐振腔；

图2是本发明的加压式折叠腔倒空电光调Q激光谐振腔的一种实施例结构示意图；

图3是本发明的退压式折叠腔倒空电光调Q激光谐振腔的一种实施例结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，传统的直线腔倒空电光调Q激光谐振腔包括第一全反镜1、激光介质2、起偏镜3(格兰棱镜)、电光调Q晶体4和第二全反镜5。

如图2所示，采用折叠式腔倒空电光调Q激光谐振腔包括第一全反镜1、激光介质2、折叠腔镜9、电光调Q晶体4和第二全反镜5。在端面泵浦方式下，第一全反镜1需要镀制对泵浦光增透和振荡光高反的膜层，第二全反镜5只镀制对振荡光高反的膜层。在侧面泵浦方式下，第一全反镜1与第二全反镜5镀制的膜层相同即对振荡光高反。

折叠腔镜9采用布儒斯特镜，放置的角度须达到垂直于入射面的S偏振光全反射的要求：即满足振荡光与镜面呈90°-θ_B的条件，反射光线与入射光线之间的夹角为2θ_B，并且都是S偏振光。θ_B为布儒斯特角。

具体电光调Q过程为：对于加压出光方式，在泵浦作用下，由激光介质2产生和第一全反镜1反射的轴向光线6在满足布儒斯特角的条件下，经由布儒斯特镜构成的折叠腔镜9反射后，起偏为S偏振光7，经过电压为V_λ/4的电光调Q晶体4后，λ为激光波长，相位移动了π/2，变为圆偏振光，由第二全反镜5反射，再经过电压为V_λ/4的电光调Q晶体4时，总相位移动为π，由S偏振变成P偏振，成为由布儒斯特镜构成的折叠镜透射出腔外的P偏振光线8。此时，大的透射损耗使腔内不能形成激光振荡，激光谐振腔处于低Q值状态，在泵浦作用下，激光介质2中的反转粒子数不断积累；当电光调Q晶体4上的电压退为0时，S偏振态的光线6和7可在腔内振荡放大，获得增益，激光谐振腔处于高Q值状态，腔内光强不断增大；再将电光调Q晶体4上的电压升为V_λ/4，腔内光线7变成P偏振，可由布儒斯特镜构成的折叠腔镜3全部透射出腔外，形成高峰值功率、窄脉冲宽度的激光Q脉冲。

上述结构的电光调Q激光谐振腔为加压式，在折叠腔镜9和电光调Q晶体4之间增设λ/4波片则变为退压式折叠腔倒空电光调Q激光谐振腔，其结构如图3所示，它包括第一全反镜1、激光介质2、折叠腔镜(布儒斯特镜)9、电光调Q晶体4、第二全反镜5和λ/4波片10。在端面泵浦方式下，第一全反镜1需要镀制对泵浦光增透和振荡光高反的膜层；在侧面泵浦方式下，第一全反镜1与第二全反镜5镀制的膜层相同，即对振荡光高反。

折叠腔镜9是布儒斯特镜，放置的角度须达到垂直于入射面的S偏振光全反射的要求。即满足振荡光与镜面呈90°-θ_B的条件，反射光线与入射光线之间的夹角为2θ_B，并且都是S偏振光。具体电光调Q过程为：对于退压出光方式，在泵浦作用下，由激光介质2产生和第一全反镜1反射的轴向光线6在满足布儒斯特角的条件下，由布儒斯特镜构成的折叠镜反射起偏为S偏振光7，经过电压为0的电光调Q晶体4和λ/4波片10，相位移动了π/2，变为圆偏振光，由第二全反射镜5反射，再经过电压为0的电光调Q晶体4和λ/4波片10时，总相位移动为π，由S偏振变成P偏振，成为由布儒斯特镜构成的折叠镜透射出腔外的P偏振光线8。此时，大的透射损耗使腔内不能形成激光振荡，激光谐振腔处于低Q值状态，在泵浦作用下，激光介质2中的反转粒子数不断积累；当电光调Q晶体4上的电压升为V_λ/4时，S偏振光6和7可在腔内振荡放大，获得增益，激光谐振腔处于高Q值状态，腔内光强不断增大；再将电光调Q晶体4上的电压退为0，腔内光线7变成P偏振，可由布儒斯特镜构成的折叠腔镜3全部透射出腔外，形成高峰值功率、窄脉冲宽度的激光Q脉冲。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种折叠式腔倒空电光调Q激光谐振腔，依次包括第一全反镜(1)、激光介质(2)、电光调Q晶体(4)和第二全反镜(5)，其特征在于：在激光介质(2)和电光调Q晶体(4)之间放置有折叠腔镜(9)，折叠腔镜(9)采用布儒斯特镜，其放置的角度使垂直于入射面的S偏振光满足全反射条件。

2.根据权利要求1所述的折叠式腔倒空电光调Q激光谐振腔，其特征在于：在折叠腔镜(9)和电光调Q晶体(4)之间放置有λ/4波片(10)，且λ/4波片(10)与电光调Q晶体(4)的通光面平行，λ为激光波长。

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