CN102013621B - 一种可调谐的双频激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器领域，尤其涉及双频激光器。一种可调谐变频激光器，由功率和偏振方向均相同的第一泵浦光束和第二泵浦光束空间间隔地入射至1个微片式激光腔构成，所述的微片式激光腔至少包括依次胶合的前腔镜片、激光增益介质片、空气隙的标准具和后腔镜片组成，其中空气隙的标准具是由2个标准具支撑架将上述的激光增益介质片和后腔镜片间隔一间隙后固定构成，且在该间隙内分别在第一泵浦光束和第二泵浦光束的第一光路和第二光路上插入相同厚度或接近相同厚度的第一光学平片和第二光学平片来分别调节激光输出波长。因此，本发明的双频激光器不仅波长可调谐，且工作稳定、系统尺寸小。

Description

一种可调谐的双频激光器

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及双频激光器。

背景技术

双频激光器在通讯光纤的研究；卫星传送照片的图像处理；相对相位和位移的精密测量；轻工化工中旋光物质的研究；光学元件和光学膜层性能的测量；精密光学测量；精密机械测量；精密仪器和高级实验室的激光电源；组成双频激光器列阵，产生几百兆赫的双光频频差，等领域都有广泛的应用。

美国专利号3，453，557的技术方案提出了一种双频激光系统，它采用功率平衡法稳频技术的激光器系统，通过液晶光开关元件交替传送上移光频率分量和下移光频率分量的光功率到光电接收元件，这个系统缺点是：（1）输出激光光频率是不可调谐的；（2）需要一个液晶开关元件，在缺乏液晶开关元件时，则需要采用固态晶体光开关来代替，这就需要高压电源，整个系统难以做到一体化。

欧洲专利号0，196，856的技术方案提出一个双波长氦氖激光器系统。采用外腔结构，在激光强内放置一个甲烷小盒以控制和平衡两个波长分量。用高压驱动带压电陶瓷的端面镜，以周期性调制激光腔长度。这个系统缺点是：（1）外腔结构稳定性差；（2）需要高压电源和压电陶瓷元件；（3）甲烷是挥发性液体。

美国专利号5，091，912的技术方案提出双频激光系统，腔内安置有（1）封闭的激射介质；（2）双折射晶体；（3）四分之一波片。该系统缺点是：（1）稳定性差；（2）反射面过多，难于调节，损耗大。

上述的结构总体而言都结构偏大，只能在实验室环境应用，尤其是抗冲击能力有限。对于一些需要小尺寸的和体积测量上的应用，则需采用固体激光器。

中国专利号200810071796.4的技术方案提出的双频输出激光器，通过不同的微片厚度实现不同的波长的泵浦腔长。该系统的缺点是：1）两波长泵浦光能量不一致，输出两波长能量会有差别；2）输出两波长的光共轴，不能分开;3）激光器不稳定。

发明内容

因此，针对上述已有技术的各种不足，本发明提出一种工作更加稳定且系统尺寸更小的可调谐的双频激光器。

本发明的技术方案是：

一种可调谐变频激光器，由功率和偏振方向均相同的第一泵浦光束和第二泵浦光束空间间隔地入射至1个微片式激光腔构成，所述的微片式激光腔至少包括依次胶合的前腔镜片、激光增益介质片、空气隙的标准具和后腔镜片组成，其中空气隙的标准具是由2个标准具支撑架将上述的激光增益介质片和后腔镜片间隔一间隙后固定构成，且在该间隙内分别在第一泵浦光束和第二泵浦光束的第一光路和第二光路上插入相同厚度或接近相同厚度的第一光学平片和第二光学平片来分别调节激光输出波长。

进一步的，所述的第一泵浦光束和第二泵浦光束是由一半导体光源经准直透镜准直出射的泵浦光经过一非偏振分束器分束及一反射镜反射后形成空间间隔的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束，所述的非偏振分束器的分束比为1:1。

或者，所述的第一泵浦光束和第二泵浦光束是由2个空间间隔的完全一致的半导体光源分别经准直透镜准直出射的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束，所述的非偏振分束器的分束比为1:1。

又或者，所述的第一泵浦光束和第二泵浦光束是由2个垂直正交设置的半导体光源分别经准直透镜准直出射的2束泵浦光束，该2束泵浦光束均经过一非偏振分束器分束及一反射镜反射后形成空间间隔的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束，所述的非偏振分束器的分束比为1:1。

进一步的，所述的第一泵浦光束和第二泵浦光束在入射至微片式激光腔前均经过耦合透镜。

进一步的，所述的第一光学平片和第二光学平片是分别通过调节其角度差来分别调节激光输出波长。

进一步的，所述的微片式激光腔内还可以插入倍频晶体片或者其他非线性晶体片。所述的倍频晶体片或者其他非线性晶体片后端面镀腔镜膜，取代后腔镜片。

进一步优选的，所述的倍频晶体片是2片不同波长的倍频晶体片，分别插入于第一光路和第二光路。所述的2片不同波长的倍频晶体片后端面镀腔镜膜，取代后腔镜片。

本发明采用如上技术方案，提出的采用两泵浦光束泵浦同一微片不同点的双频激光器。由于同一厚度或厚度相近的可调光学平片保证双腔系数基本一致，因此，本发明的双频激光器不仅波长可调谐，且工作稳定、系统尺寸小。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是本发明实施例二的结构示意图。

图3是本发明实施例三的结构示意图。

图4是本发明实施例四的微片式激光腔结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明的可调谐变频激光器，由功率和偏振方向均相同的第一泵浦光束11和第二泵浦光束12空间间隔地入射至1个微片式激光腔101构成，采用分为两束功率和偏振方向均接近相等泵浦光同时泵浦同一微片两个点获得两个激光腔输出。所述的微片式激光腔101至少包括依次胶合的前腔镜片102、激光增益介质片103、空气隙的标准具和后腔镜片104组成，其中空气隙的标准具是由2个标准具支撑架111、112将上述的激光增益介质片103和后腔镜片104间隔一间隙115后固定构成，且在该间隙115内分别在第一泵浦光束11和第二泵浦光束12的第一光路和第二光路上插入相同厚度或接近相同厚度的第一光学平片113和第二光学平片114来分别调节激光输出波长。所述的第一光学平片113和第二光学平片114是分别通过调节其角度差来分别调节激光输出波长。

实施例一：利用非偏振分束器将同一个半导体光源出射的泵浦光，分为两束功率近似相等偏振相同且空间隔开的两泵浦光。

如图1所示，101为微片式单纵模激光腔，102为前腔镜片，104为后腔镜片，103为超薄激光增益介质片，如Nd：YVO4，111和112为标准具支撑架， 113和114为超薄光学平行平片第一光学平行平片和第二光学平行平片，微调节第一光学平行平片113和第二光学平行平片114角度可微调两泵浦点处激光腔长，从而使微片激光器频率差可调 。106，107为光学透镜，分别起耦合泵浦光束和准直泵浦光束作用；108为半导体激光器光源。非偏振分束器109和反射镜110的足额和将光分成两束空间间隔的功率和偏振均一致的第一泵浦光束11和第二泵浦光束12，所述的非偏振分束器109的分束比为1:1。

实施例二：采用两个同型号的半导体光源分别泵浦，使半导体光源出射的泵浦光偏振方向一致。

如图2所示，201和202分别为空间间隔的两同型号半导体光源，其出射泵浦光功率和偏振方向一致。该半导体光源201、202分别经准直透镜107准直出射的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束，所述的非偏振分束器109的分束比为1:1。

实施例三：采用两个同偏振的半导体光源，经过非偏振分束器和反射镜，同时泵浦微片上两点。

如图3所示，301和302分别为垂直正交设置的两偏振一致的半导体光源，其出射光功率可以不一致。由于两出射光束都通过非偏振分束器109分束成两部分，第一泵浦光束11和第二泵浦光束12的功率为半导体光源301输出功率的一半加上半导体光源302输出功率的一半，这样即使半导体光源输出功率不一致，泵浦光功率也是相同的。

对于以上所有实例的微片上两泵浦点处激光腔内可分别加入不同的非线性晶体后端面镀腔镜膜作为后腔镜获得不同的频率转换激光输出，而直接取代后腔镜片。如图4所示，101为微片式单纵模激光腔，如果不同点的后腔镜401和402为不同波长的倍频晶体，如532KTP和671KTP，这样还可以同时输出红光和绿光。

如上所述的第一泵浦光束11和第二泵浦光束12在入射至微片式激光腔101前均经过耦合透镜106。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调谐的双频激光器，由功率和偏振方向均相同的第一泵浦光束（11）和第二泵浦光束（12）空间间隔地入射至1个微片式激光腔（101）构成，所述的微片式激光腔（101）至少包括依次胶合的前腔镜片（102）、激光增益介质片（103）、空气隙的标准具和后腔镜片（104），其中空气隙的标准具是由2个标准具支撑架（111、112）将上述的激光增益介质片（103）和后腔镜片（104）间隔一间隙（115）后固定构成，且在该间隙（115）内分别在第一泵浦光束（11）和第二泵浦光束（12）的第一光路和第二光路上插入相同厚度或接近相同厚度的第一光学平片（113）和第二光学平片（114）来分别调节激光输出波长。

2.根据权利要求1所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的第一泵浦光束（11）和第二泵浦光束（12）是由一半导体光源（108）经准直透镜（107）准直出射的泵浦光经过一非偏振分束器（109）分束及一反射镜（110）反射后形成空间间隔的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束，所述的非偏振分束器（109）的分束比为1:1。

3.根据权利要求1所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的第一泵浦光束（11）和第二泵浦光束（12）是由2个空间间隔的完全一致的半导体光源（201、202）分别经准直透镜（107）准直出射的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束。

4.根据权利要求1所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的第一泵浦光束（11）和第二泵浦光束（12）是由2个垂直正交设置的半导体光源（301、302）分别经准直透镜（107）准直出射的2束泵浦光束，该2束泵浦光束均分别经过同一非偏振分束器（109）分束及同一反射镜（110）反射后形成空间间隔的2束功率和偏振方向均相同的泵浦光束，所述的非偏振分束器（109）的分束比为1:1。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的第一泵浦光束（11）和第二泵浦光束（12）在入射至微片式激光腔（101）前均经过耦合透镜（106）。

6.根据权利要求1所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的第一光学平片（113）和第二光学平片（114）是分别通过调节其角度差来分别调节激光输出波长。

7.根据权利要求1所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的微片式激光腔（101）内还可以插入倍频晶体片或者其他非线性晶体片。

8.根据权利要求7所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的倍频晶体片是2片不同波长的倍频晶体片，分别插入于第一光路和第二光路。

9.根据权利要求7所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的倍频晶体片或者其他非线性晶体片后端面镀腔镜膜，取代后腔镜片（104）。

10.根据权利要求8所述的可调谐的双频激光器，其特征在于：所述的2片不同波长的倍频晶体片后端面镀腔镜膜，取代后腔镜片（104）。