CN102820611B - 一种非偏振光输出的可调谐激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非偏振光输出的可调谐激光器，其主要技术特点是：包括第一反射镜、宽带激光增益介质、可调谐法布里-珀罗滤波器、可调谐声光滤波器、第二反射镜、第三反射镜和激光器控制电路；宽带激光增益介质发出的宽带光束通过可调谐法布里-珀罗滤波器滤波后，再经过可调谐声光滤波器滤波，其一级衍射光束分成两束偏振态相互垂直的偏振光，可调谐声光滤波器的零级衍射光束作为激光器的输出光束。本发明实现了在较宽频谱范围内对激光器的输出光进行连续、快速和精密的调谐，具有无机械移动部件、电子调谐速度快、性能稳定可靠、尺寸小、易于安装及生产等特点，可广泛用在激光器、光学测试、光纤通讯、生物、医疗器械和光纤传感器网络等领域中。

Description

一种非偏振光输出的可调谐激光器
技术领域
本发明属于光电技术领域，尤其是一种非偏振光输出的可调谐激光器。
背景技术
由于光栅在大的光谱范围内具有很高光谱分辨率，因此，被广泛应用于各类可调谐激光器中。其存在的问题是：由于需要使用精密步进马达带动光栅进行扫描，因此，采用这类技术的可调谐激光器尺寸比较大，容易受机械震动的影响，且价格昂贵。
传统的光学法布里-珀罗标准具是一种利用多光束干涉原理制作的滤波器件，主要有两种类型：一种是空气间隔的，一种是光学玻璃间隔的。通过两个通光面上多层介质膜的高反射率所形成法布里-珀罗腔的多光束干涉效应，可以实现在宽频谱范围内的多波长窄带滤波输出，而且具有性能稳定、通光孔径大、光功率破坏阈值高、结构简单和成本低等特性，因此，被广泛应用于各类激光器、光学测量仪器和光纤通讯器件中。
利用传统的光学法布里-珀罗标准具可以实现透射光频率的调谐功能。对于空气间隔的法布里-珀罗标准具，可通过改变光的入射角度进行调谐，但是这种方法的调谐范围很小；也可以采用用机械方法（如步进马达）改变法布里-珀罗标准具的腔长进行调谐，这种方法可以实现大的调谐范围，但调谐精度低，而且对机械部件的精度要求高，稳定性不好。另外，采用PZT压电陶瓷（锆钛酸铅）技术通过改变法布里-珀罗标准具的腔长，可以提高调谐精度和速度，但是不易做到小型化，且驱动电路也较复杂；改变标准具的温度也可以实现较大范围的调谐，但是，该方法的缺点是速度慢。同时，单一法布里-珀罗标准具的滤波输出特性是一个光频率间隔为自由光谱范围的多模输出。
声光可调谐滤波器（AOTF）是一种固态的、可电子调谐的带通光谱滤波器，这类滤波器大多数使用各向异性的声光互作用。晶体生长技术与高频压电式换能器技术的进步大大的改进了声光原件，使得AOTF技术上已成熟，从实验室走进了工业的应用。AOTF的实施通常采用各向异性的双折射声光（AO）介质，并有高速调谐能力、得到证明的长期稳定性以及低成本等优点。
声光滤波器的运行原理基于一种叫做布拉格衍射的现象，即衍射光的方向取决于声波的波长。与传统的技术相比，AOTF提供了连续、快速的调节能力，但要实现窄的滤波光谱带宽，一般要求声光晶体的尺寸比较大。声光滤波器有两种类型：共线型与非共线型，其中具有高射频频率的非共线型非近轴滤波器可以达到窄带光频率调谐，但几乎不可能做到象法布里-珀罗标准具一样的窄带滤波功能。因此，仅仅采用声光滤波器的可调谐激光器很难实现窄带输出。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性强、精度高、速度快、无机械移动部件、电子调谐以及大频谱范围的非偏振光输出的可调谐激光器。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种非偏振光输出的可调谐激光器，包括第一反射镜、宽带激光增益介质、可调谐法布里-珀罗滤波器、可调谐声光滤波器、第二反射镜、第三反射镜和激光器控制电路；第一反射镜和第二反射镜构成第一激光谐振子腔，第一反射镜和第三反射镜构成第二激光谐振子腔；宽带激光增益介质发出的宽带光束通过可调谐法布里-珀罗滤波器滤波后，再经过可调谐声光滤波器滤波，其一级衍射光束分成两束偏振态相互垂直的偏振光，其S态偏振光束由第二反射镜反射并在第一激光谐振子腔中形成激光振荡，其P态偏振光束由第三反射镜反射并在第二激光谐振子腔中形成激光振荡，可调谐声光滤波器的零级衍射光束作为激光器的输出光束；激光器控制电路分别与宽带激光增益介质、可调谐法布里-珀罗滤波器和可调谐声光滤波器相连接实现对激光器的可调谐输出控制功能；
所述的可调谐法布里-珀罗滤波器包括可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路和前后依次安装起来的第一液晶盒、第二液晶盒，两个液晶盒均包括依次安装在一起的第一片光学透明材料、液晶材料和第二片光学透明材料，第一液晶盒的第二片光学透明材料与第二液晶盒的第一片光学透明材料安装在一起，在第一液晶盒的第一片光学透明材料上设置高反射率多层介质膜构成第四反射镜，在第二液晶盒的第二片光学透明材料上设置高反射率多层介质膜构成第五反射镜，两个液晶盒内的液晶材料的光轴相互垂直并设置在由第四反射镜和第五反射镜构成的法布里-珀罗腔内，所述可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路与两个液晶盒相连接并通过控制液晶材料的有效折射率实现滤波器的调谐功能，该可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路与激光器控制电路相连接。
而且，所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜为以下三种类型反射镜之一：平面镜、凹面镜和凸面镜。
而且，所述第一液晶盒的第一片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第一片光学透明材料的外侧，第一光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜和透明电极；所述第一液晶盒的第二光学透明材料的外侧为光学抛光面，第二光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第二片光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第一片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
而且，所述第一液晶盒的第一片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第一片光学透明材料的内侧，在高反射率多层介质膜的内侧设置有透明电极，在第一光学透明材料的外侧设置光学增透膜；所述第一液晶盒的第二光学透明材料的外侧为光学抛光面，第二光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第二片光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第一片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
而且，所述第二液晶盒的第二片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第二片光学透明材料的外侧，第二光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜和透明电极，所述第二液晶盒的第一片光学透明材料的外侧为光学抛光面，第一片光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第一光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第二液晶盒的第二片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
而且，所述第二液晶盒的第二片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第二片光学透明材料的内侧，在高反射率多层介质膜的内侧设置有透明电极，在第二光学透明材料的外侧设置光学增透膜，所述第二液晶盒的第一片光学透明材料的外侧为光学抛光面，第一片光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第一光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第二液晶盒的第二片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
而且，所述的第一液晶盒的第二片光学透明材料与第二液晶盒的第一片光学透明材料的安装方式为：使用光学透明折射率匹配胶粘接在一起，并使得第四反射镜和第五反射镜保持平行以形成法布里-珀罗腔。
而且，所述的液晶材料采用的是向列相型液晶，该液晶材料的厚度为几微米至十几微米。
而且，所述的可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路是一种频率为从一千赫兹到几千赫兹的方波脉冲电路，脉冲电压幅度从0伏到5伏可调。
而且，所述可调谐法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围大于所述可调谐声光滤波器的滤波带宽的半宽度。
而且，所述可调谐声光滤波器是一种窄带、非同轴双折射型声光滤波器，其一级衍射将入射光分为两个偏振态相互垂直并形成一定的夹角的线偏振光。
而且，所述可调谐声光滤波器由可调谐声光滤波器的驱动电路驱动，该可调谐声光滤波器的驱动电路与激光器控制电路相连接；所述可调谐声光滤波器的驱动电路是一种频率从几兆赫兹到几百兆赫兹的频率和功率可调射频信号发生器。
而且，所述激光器控制电路通过泵浦电路与宽带激光增益介质相连接。。
发明的优点和积极效果是：
1、本发明将两个光轴相互垂直的向列相型液晶材料放置在法布里-珀罗标准具的腔内并利用液晶的电控双折射效应和对入射光产生的光学相位调制，实现在宽频谱范围内对透过法布里-珀罗滤波器的光的频率进行连续、快速和精密调谐且与入射光的偏振态无关。由于液晶材料的厚度非常薄，因此可以制作尺寸小、自由光谱范围大的宽带可调谐法布里-珀罗滤波器。由可调谐法布里-珀罗滤波器输出的多模光波再通过可调谐声光滤波器的滤波，实现在大的光谱范围内的高精度、快速和稳定性好的滤波等特点。由于本发明采用了两个激光器谐振子腔，使得由可调谐声光滤波器衍射产生的两个在空间分开的偏振态相互垂直的线偏振光都能够形成激光振荡，因此，本发明能够实现非偏振光输出。
2、本发明设计合理，实现了在较宽频谱范围内对激光器的输出光进行连续、快速和精密的调谐，具有无机械移动部件、电子调谐、调谐速度快、性能稳定可靠、尺寸小、易于安装及生产等特点，可满足对于要求尺寸小和极端工作环境下的可靠运行，可广泛用在激光器、光学测试、光纤通讯、生物、医疗器械和光纤传感器网络等领域中。
附图说明
图1是一个普通法布里-珀罗标准具的示意图；
图2是第一液晶盒的结构示意图；
图3是第二液晶盒的结构示意图；
图4是一种可调谐布里-珀罗滤波器的结构示意图；
图5是光透过液晶材料的相位随外加电场的变化曲线；
图6是普通法布里-珀罗标准具的透射光谱示意图；
图7是可调谐布里-珀罗滤波器的透射光谱示意图；
图8是一种可调谐声光滤波器的示意图；
图9是本发明的结构示意图；
图10是可调谐声光滤波器的输出光谱示意图；
图11是可调谐法布里-珀罗滤波器和可调谐声光滤波器的合成输出光谱示意图；
图12是本发明的输出光谱示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
图1给出了一种普通的法布里-珀罗（Fabry-Perot）光标准具100的示意图。该法布里-珀罗光标准具100的材料一般在近红外和可见光波段采用象融石英或BK7这样的光学玻璃，假设材料的折射率为n，两个通光面2和4都镀高反射膜，其反射率为R,厚度为h，光以接近零度的入射角入射，则只有满足2nh=mλ,才能透过标准具，其中m是透射光的级次。光标准具100的自由光谱范围FSR1可以表示为：Δλ=λ2/(2nh),或用频率表示：Δν=c/(2nh),其中c是光速。透射光的峰值频率可以表示为：ν=mc/(2nh),其中m是干涉级次，透射光的频率宽带可以表示为：Δν（FWHM）=c(1-R)/(2nhR1/2)，其中c是光速。
从上述两个公式可以看出，光标准具100的自由光谱范围FSR1与厚度为h成反比。假设材料的折射率为n=1.5，要实现FSR1=100GHz，厚度h≈1毫米。自由光谱范围FSR1越大，其厚度就越小。在标准具的材料和厚度确定后，透射光的频带宽度主要和反射率R有关，反射率越高，频带宽度或锐度（finesse）越小。法布里-珀罗（Fabry-Perot）光标准具的透射光谱的特点是每个透射谱的带宽可以做到非常窄，透射光谱的频率间隔相等并且光频率响应带宽非常宽，一般可覆盖大于100纳米的光频谱带，光标准具100的输出光频谱如图6所示。
由于一般用作光电器件的液晶材料具有高的电阻率，因此，可以被认为是理想的电介质材料。由于构成分子的有序取向和拉伸延长的形态，液晶具有各向异性的电介质特性和单轴对称性，就象一个单轴晶体一样，其光轴的方向与分子的排列取向一致。当液晶分子在外界电场的作用下，会形成电偶极子。在电偶极子所形成的力矩作用下，使得液晶分子的取向转向电场的方向，可以通过改变电场的强弱，改变液晶的光轴的方向。因此，可以利用液晶的这一特性制作光相位调制器，可调谐滤波器或其他光电器件，如光开关和光强调制器等。一般用作光电器件的液晶膜层的厚度为几微米到十几微米。本发明正是利用液晶在电场作用下对线偏振光的折射率产生改变这一特性设计而成。
本发明中所涉及的偏振无关可调谐法布里-珀罗滤波器包括两个光轴方向相互垂直的液晶盒。
如图2所示，第一个液晶盒200包括两种结构。第一种结构包括第一片光学透明材料8、液晶材料14和第二片光学透明材料22，第一片光学透明材料8外侧表面上设置高反射率多层介质膜6，内侧从内到外分别设置光学增透膜10和透明电极膜层12，第二片光学透明材料22外侧表面24是光学抛光面，内侧从内到外分别设置光学增透膜20，透明电极膜层18和非导电材料薄膜16，非导电材料薄膜16的厚度为几微米到十几微米，覆盖除通光孔径外的其他部分和一个宽度约为1毫米的通到光学透明材料22边缘的通道，用于排除多余的液晶材料，该非导电材料薄膜16与第一片光学透明材料8构成一个空腔用于设置液晶材料14，液晶材料14采用的是向列相型液晶，该液晶材料的厚度约为几微米道十几微米。液晶盒200的第二种结构与第一种结构的不同之处在于所述第一片光学透明材料8外侧表面上设置光学增透膜6，内侧从内到外分别设置高反射率多层介质膜10和透明电极膜层12，其他设置与液晶盒200的第一种结构相同，其目的是改变法布里-珀罗腔的厚度。
如图3所示，第二个液晶盒300包括两种结构。第一种结构包括第一片光学透明材料28、液晶材料36、第二片光学透明材料42，第二片光学透明材料42外侧表面26设置高反射率多层介质膜44，内侧从内到外分别设置光学增透膜40，透明电极膜层32，第一片光学透明材料28外侧表面26是光学抛光面，内侧从内到外分别设置光学增透膜30，透明电极膜层32和非导电材料薄膜34，非导电材料薄膜34的厚度为几微米到十几微米，覆盖除通光孔径外的其他部分和一个宽度约为1毫米的通到光学透明材料28边缘的通道，用于排除多余的液晶材料，非导电材料薄膜34与第二片光学透明材料42构成一个空腔用于设置液晶材料36。一般可用环氧树脂或紫外光胶等把上述构成液晶腔的两片材料的液晶腔以外的部分粘接起来，液晶材料36采用的是向列相型液晶，该液晶材料的厚度约为几微米道十几微米。液晶盒300的第二种结构与第一种结构的不同之处在于第二片光学透明材料42外侧表面上设置光学增透膜44，内侧从内到外分别设置高反射率多层介质膜40和透明电极膜层38，其他设置与液晶盒300的第一种结构相同，其目的是改变法布里-珀罗腔的厚度。
图4给出了一种与偏振无关的可调谐布里-珀罗滤波器的结构示意图。该可调谐法布里-珀罗滤波400，包括第一个液晶盒200、第二个液晶盒300和可调谐法布里-珀罗滤波的驱动电路52。液晶盒200的第二片光学透明材料的外侧和液晶盒300的第一片光学透明材料的外侧用光学透明折射率匹配胶50粘合在一起并使得液晶盒200的第一光学透明材料和液晶盒300的第二光学透明材料上设有高反射率介质膜的面保持并行而形成谐法布里-珀罗腔。驱动电路52与液晶盒200和液晶盒300的透明电极连接，由驱动电路52产生的驱动信号在两透明电极膜层之间形成驱动电场；利用电场改变法布里-珀罗（Fabry-Perot）腔内液晶的有效折射率n，来调节法布里-珀罗滤波器的透射光的光频率ν和自由光谱范围（FSR）。通常的驱动电场是电压为几伏，频率为1千赫兹到几千赫兹的方波信号。
由于液晶的厚度很小（几微米到十几微米），因此，可以制作本征自由光谱范围（即在无外加电场时的可调谐滤波器的自由光谱范围）的可调谐法布里-珀罗滤波器。由于第一液晶盒200和第二液晶盒300中液晶的光轴相互垂直，因此，滤波器400与入射光的偏振态无关。
在图4中，入射到滤波器400的光束48是一束准直光束，假设光透明材料的折射率为n，第一液晶盒200的第一片光学透明材料上和第二液晶盒300的第二片光学透明材料上镀高反射介质膜的反射率为R,法布里-珀罗腔的长度为D，则只有满足2nD+Γ=mλ的光才能透过标准具，其中m是透射光的级次。滤波器400的自由光谱范围FSR2和透射光频率分别为：Δλ=λ2/(2nD+Γ),或用频率表示：Δν=c/(2nD+Γ),其中c是光速,Γ代表由液晶在外加电场作用下由折射改变对入射光所产生的光程。透射光的峰值频率可以表示为：ν=mc/(2nD+Γ),其中m是干涉级次，透射光的频率宽带可以表示为：Δν（FWHM）=c(1-R)/((2nD+Γ)R1/2)，其中c是光速。利用第一个液晶盒200和第二个液晶盒300的两种不同的结构的组合可以增大或减少法布里-珀罗腔的长度D，从而调节滤波器400的自由光谱范围FSR2。
图5给出了一个厚度约为10微米的向列相型液晶在2KHz方波电压的驱动下，对光波长为1550纳米光波相位变化的关系示意图。最大可实现约2π的光相位延迟。通过实验和分析，可调谐法布里-珀罗滤波器400对于接近零度入射的准直光可以得到约1.5倍的FSR2的透射光频率的调谐范围，而对自由光谱范围Δν和透射光的频带宽带的改变要小的多。可调谐法布里-珀罗滤波器的透射光54的光谱示意图如图7所示。
由此可见，可调谐法布里-珀罗滤波器400在外加电场的作用下，可以实现较大范围的透射光峰值频率的调谐而基本不改变透射光的频带宽度和自由光谱范围。这个特性对于将可调谐法布里-珀罗滤波器400许多应用中，如激光器和频谱仪器等具有重要意义。
图8给出了一种可调谐声光滤波器的示意图。该声光滤波器500一般采用的介质是各向异性并有双折射特性。其中一种物质二氧化碲（TeO2），由于其运行在剪切模式时具有高光学均匀性、低光吸收度和耐高光功率能力等特点，广泛使用于这类应用中。其他物质例如铌酸锂（LiNbO3）、磷化镓（GaP）和钼酸铅（PbMoO4）也经常用于各种声光器件中。影响选择特定物质的因素有很多，下面仅列出几种，如：声光器件的类型、高质量晶体是否容易获得以及应用的类型和需求，例如衍射效率功率损耗、入射光与衍射光的分散度和整体器件的大小等。
可调谐声光滤波器500是一种具有双折射特性，非共线和非近轴型声光滤波器。包括采用二氧化碲的声光晶体57和换能器58，由可调谐声光滤波器的驱动电路60直接驱动换能器58在晶体57中产生声波场59而形成衍射光栅。一束准直光束56进入晶体57并与声波场59成布拉格角θB，被衍射可调谐声光滤波器后，一级衍射光分成两束线偏振光，S光62和P光64，和零级衍射光束66.两束线偏振光62和64与零级衍射光束形成的夹角等于布拉格角θB。声光晶体57的切割使得入射面55和出射面61与入射光成垂直或接近垂直的角度。为了减少光的损耗，入射面55和出射面61都镀光学增透膜。可调谐声光滤波器500的滤波光谱的特点是可在一个宽频带的范围内实现光频率的连续可调谐，如图10所示。滤波光谱的带宽Δν、半宽度（FWHM）Δν1/2、分辨率和衍射效率等频谱取决于声光晶体的尺寸、换能器的结构和射频驱动功率等因素的影响。如要实现窄带滤波光谱和高的衍射滤波效率，需要加大换能器和声光晶体的尺寸。
图9给出了本发明的结构，下面结合图9对本发明的技术方案进行说明。一种非偏振光输出的可调谐激光器包括第一反射镜72、宽带激光增益介质76、可调谐法布里-珀罗滤波器400、可调谐声光滤波器500、第二反射镜84、第三反射镜86以及一个驱动控制系统。该驱动控制系统包括激光泵浦电路74、可调谐法布里-珀罗滤波器400的驱动电路52、可调谐声光滤波器500的驱动电路60以及激光器控制电路88。由宽带激光增益介质76发出的光束首先通过滤波器400，其输出光束78通过可调谐声光滤波器500后，输出光束分为零级衍射光81、一级衍射光分为两个偏振态相互垂直的线偏振光S偏振光80和P偏振光82，第二反射镜84和第三反射镜86设置的角度和位置分别使得S偏振光80和P偏振光82被沿着原光路反射回到可调谐声光滤波器500，且分别在由第一反射镜72和第二反射镜84组成的第一激光谐振子腔中以及由第一反射镜72和第三反射镜86组成的第二激光谐振子腔中形成激光振荡，通过激光控制电路88控制和调节激光泵浦电路74、可调谐法布里-珀罗滤波器400的驱动电路52以及可调谐声光滤波器500的驱动电路60实现对激光器输出功率和波长的调谐和控制。准直光束76入射进入可调谐法布里-珀罗滤波器400，透射光78的光谱如图7所示，透射光的峰值频率的可调谐范围约为1.5倍的FSR2，在可调谐的范围内和约100纳米的光谱范围内，可调谐法布里-珀罗滤波器400的自由光谱范围基本保持不变。透射光78透过可调谐声光滤波器500后，一级衍射光分离成两束偏振态相互垂直的光束80和82，当可调谐声光滤波器500的透射带宽Δν小于2倍的可调谐法布里-珀罗滤波器400的本征自由光谱范围FSR2，透射光80和82均是一束单模光束，其光谱特性如图12所示与可调谐法布里-珀罗滤波器400的一个透射模的光谱特性相同。如果考虑可调谐法布里-珀罗滤波器400的透射光的频谱度Δν时（参考图11），要实现单模输出或高的透射光边摸抑制比，调谐声光滤波器500的透射带宽Δν还需要更窄。需要提出的是，可调谐法布里-珀罗滤波器400和可调谐声光滤波器500的透射光的频谱宽度Δν的定义是根据实际应用中对激光输出光谱的噪声或边摸抑制比的需要确定的。
根据不同的激光器增益介质类型和对输出的要求，第一反射镜72、第二反射镜84、第三反射镜86可以采用全反射镜或部分反射镜，如可以利用从部分反射镜的泄漏光对激光器的腔内光功率进行监控等，也可采用不同的类型的反射镜，如平面镜，凸面镜或凹面镜，构成不同类型的激光谐振腔，如稳定腔，介稳腔或非稳腔等。另外，要使得可调谐法布里-珀罗滤波器400和可调谐声光滤波器500处于最好的工作状态，需要输入光束是准直光束，因此，如果宽带激光增益介质76发出的是分散型的光束，如半导体激光增益介质，可以采用一个腔内准直透镜对光束进行准直。
由于本发明是利用可调谐法布里-珀罗滤波器400的滤波功能以及可调谐声光滤波器500的衍射滤波功能，对不同光频率的光束有不同的响应特性，因此，要获得精确的激光器输出功率和频率，需要对系统进行校准。激光器控制电路88包括一个以数字信号处理器以及嵌入式软件为核心的控制电路，数据分析软件和数据窜型接口用于控制，调谐以及接收外界控制信号和对外输出信号。
需要强调的是，上述说明仅起演示和描述的作用，并不是一个详细无遗漏的说明，也没有意图将本发明限制在所描述的具体形式上。经过上面的描述，对本发明的许多改动和变化都可能出现。所选择的具体实施仅仅是为了更好的解释本发明的原理和实际中的应用。这个说明能够使熟悉此领域的人可以更好的利用本发明，根据实际需要设计不同的具体实施和进行相应的改动。

Claims (13)

1.一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：包括第一反射镜、宽带激光增益介质、可调谐法布里-珀罗滤波器、可调谐声光滤波器、第二反射镜、第三反射镜和激光器控制电路；第一反射镜和第二反射镜构成第一激光谐振子腔，第一反射镜和第三反射镜构成第二激光谐振子腔；宽带激光增益介质发出的宽带光束通过可调谐法布里-珀罗滤波器滤波后，再经过可调谐声光滤波器滤波，其一级衍射光束分成两束偏振态相互垂直的偏振光，其S态偏振光束由第二反射镜反射并在第一激光谐振子腔中形成激光振荡，其P态偏振光束由第三反射镜反射并在第二激光谐振子腔中形成激光振荡，可调谐声光滤波器的零级衍射光束作为激光器的输出光束；激光器控制电路分别与宽带激光增益介质、可调谐法布里-珀罗滤波器和可调谐声光滤波器相连接实现对激光器的可调谐输出控制功能；
所述的可调谐法布里-珀罗滤波器包括可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路和前后依次安装起来的第一液晶盒、第二液晶盒，两个液晶盒均包括依次安装在一起的第一片光学透明材料、液晶材料和第二片光学透明材料，第一液晶盒的第二片光学透明材料与第二液晶盒的第一片光学透明材料安装在一起，在第一液晶盒的第一片光学透明材料上设置高反射率多层介质膜构成第四反射镜，在第二液晶盒的第二片光学透明材料上设置高反射率多层介质膜构成第五反射镜，两个液晶盒内的液晶材料的光轴相互垂直并设置在由第四反射镜和第五反射镜构成的法布里-珀罗腔内，所述可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路与两个液晶盒相连接并通过控制液晶材料的有效折射率实现滤波器的调谐功能，该可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路与激光器控制电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜为以下三种类型反射镜之一：平面镜、凹面镜和凸面镜。
3.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述第一液晶盒的第一片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第一片光学透明材料的外侧，第一光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜和透明电极；所述第一液晶盒的第二光学透明材料的外侧为光学抛光面，第二光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第二片光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第一片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
4.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述第一液晶盒的第一片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第一片光学透明材料的内侧，在高反射率多层介质膜的内侧设置有透明电极，在第一光学透明材料的外侧设置光学增透膜；所述第一液晶盒的第二光学透明材料的外侧为光学抛光面，第二光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第二片光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第一片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
5.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述第二液晶盒的第二片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第二片光学透明材料的外侧，第二光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜和透明电极，所述第二液晶盒的第一片光学透明材料的外侧为光学抛光面，第一片光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第一光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第二液晶盒的第二片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
6.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述第二液晶盒的第二片光学透明材料上的高反射率多层介质膜设置在第二片光学透明材料的内侧，在高反射率多层介质膜的内侧设置有透明电极，在第二光学透明材料的外侧设置光学增透膜，所述第二液晶盒的第一片光学透明材料的外侧为光学抛光面，第一片光学透明材料的内侧从内到外依次设有光学增透膜、透明电极和非导电材料薄膜，该非导电材料薄膜覆盖除通光孔径以外的部分以及一个约1毫米宽连接到第一光学透明材料薄片边缘的通道，用于为多余的液晶材料提供一个出口，并与第二液晶盒的第二片光学透明材料的内侧构成一个空腔用于设置液晶材料，该透明电极与可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路相连接。
7.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述的第一液晶盒的第二片光学透明材料与第二液晶盒的第一片光学透明材料的安装方式为：使用光学透明折射率匹配胶粘接在一起，并使得第四反射镜和第五反射镜保持平行以形成法布里-珀罗腔。
8.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述的液晶材料采用的是向列相型液晶，该液晶材料的厚度为几微米至十几微米。
9.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述的可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动电路是一种频率为从一千赫兹到几千赫兹的方波脉冲电路，脉冲电压幅度从0伏到5伏可调。
10.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述可调谐法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围大于所述可调谐声光滤波器的滤波带宽的半宽度。
11.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述可调谐声光滤波器是一种窄带、非同轴双折射型声光滤波器，其一级衍射将入射光分为两个偏振态相互垂直并形成一定的夹角的线偏振光。
12.根据权利要求1或11所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述可调谐声光滤波器由可调谐声光滤波器的驱动电路驱动，该可调谐声光滤波器的驱动电路与激光器控制电路相连接；所述可调谐声光滤波器的驱动电路是一种频率从几兆赫兹到几百兆赫兹的频率和功率可调射频信号发生器。
13.根据权利要求1所述的一种非偏振光输出的可调谐激光器，其特征在于：所述激光器控制电路通过泵浦电路与宽带激光增益介质相连接。
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