CN1029498C

CN1029498C - 调q单纵模激光器

Info

Publication number: CN1029498C
Application number: CN 93106801
Authority: CN
Inventors: 周寿桓
Original assignee: No11 Inst Ministry Of Machine-Building And Electronics Industry
Current assignee: No11 Inst Ministry Of Machine-Building And Electronics Industry
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2013-06-08
Also published as: CN1088026A

Abstract

本发明涉及调Q单纵模激光器，特别是用半导体激光器作光泵的调Q单纵模激光器，属于固体激光器技术领域。本发明的激光器由作为光泵的二极管激光器(2)，一组透镜(3)或不设置透镜和单独一块Cr，Nd：YAG晶体(1)做成的谐振腔组成，该谐振腔可为稳定腔，介稳腔或非稳腔。因为既利用了所述晶体的对激光的可饱和吸收，又利用其增益作用，还利用在驻波腔内形成“光栅”效应，能获得高质量调Q稳频单纵模激光，激光脉宽可小于3.5ns，四小时长期工作单纵模几率为100%。

Description

本发明涉及一种调Q单纵模激光器，特别是用半导体激光器作光泵的调Q单纵模激光器，属于固体激光器技术领域。

现有的单纵模激光器，有以下几种较好的装置;

1.超短腔单纵模激光器，腔长缩短，则纵模的频率间隔增大，若腔短到在工作物质的荧光谱线内只有一个纵模可以振荡，则实现了单纵模运转。但由于腔长太短，腔内无法加调Q元件，只能长脉冲或连续工作。且有跳模现象。

2、行波腔（环行腔）激光器，由于消除了空间烧孔，再配以高精细度的标准具、参考腔，波片等元部件，可实现稳定的单纵模工作，但目前只能连续或长脉冲工作，激光功率低。

3、腔内加可饱和吸收体的激光器，这种被动开关，既可以作调Q元件用，又具有一定的选纵模功能，但单纵模工作几率不高，不稳定。

4、预激光式激光器，首先部分打开Q开关，以增加腔内标准具等选模元件的作用，随之，通过电子线路控制，全部打开Q开关，形成调Q的单纵模脉冲输出。这种激光器可以获得高功率的调Q单纵模激光，但单纵模几率不高，中心频率稳定性难以保证。

5、注入锁定式激光器，通常用二极管泵浦连续工作的（也可以是长脉冲工作的）高质量的单纵模种子脉冲（主振荡器输出），然后注入具有Q开关的伺服放大器中，从而获得高功率的调Q单纵模激光。但这种工作方式对主振荡器要求很高，对伺服放大器的锁定技术难度较大，腔模的匹配要求严格，输出能量增大时，常出现频率不能锁定，单纵模质量降低。

本发明的目的是克服现有的调Q单纵模激光器的缺点，可直接产生高质量的调Q单纵模激光，单纵模几率为100%，且结构紧凑容易调整不需要在腔内加标准具波片等附加元件，也不需要复杂的电子线路进行控制和复杂的温控系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。利用对激光具有可饱和吸收又具有增益作用的介质及在驻波腔内形成“光栅”效应。本发明的调Q单纵模激光器，用二极管激光器作为光泵，激光器和光泵之间设置一组透镜也可省略，其特征在于激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的晶体组成，谐振腔直接镀在晶体两端，构成紧凑的激光器，该晶体的朝向光泵端，具有涂膜层，能透过激励光，又能全反射振荡光，晶体另一端也有涂膜层，该涂膜层对振荡光的反射率为95%，作为单纵模激光输出端。

本发明调Q单纵模激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的Cr，Nd：YAG或Nd：Cr：GSGG或GSAG或GGG晶体组成的稳定腔或介稳腔或非稳腔。

本发明调Q单纵模激光器的光泵为AlGaAs/GaAs单量子阱激光器。

本发明调Q单纵模激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的Cr，Nd：YAG晶体组成，该晶体朝向光泵端的涂膜层能透过808nm波长的激励光，又能全反射1064nm波长的振荡光。晶体另一端的涂膜层对振荡光的反射率为95%。

图1是本发明调Q单纵模激光器实施例的示意图。

图2是本发明调Q单纵模激光器性能曲线图。

图3是本发明调Q单纵模激光器另一实施例的示意图。

图4是本发明调Q单纵模激光器的又一实施例的示意图。

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明调Q单纵模激光器（稳定腔）的实施例，采用对激光具有可饱和吸收又具有增益作用的单独一块长2至10毫米的最好5毫米左右Cr，Nd：YAG晶体（1）组成稳定腔（平凹腔），其曲面的曲率半径为30至5000毫米，最好为80毫米，在Cr，Nd：YAG晶体的朝向光泵的曲面端涂有膜层，能透过808nm波长的激励光，又能全反射1064nm波长的振荡光。晶体的平面端的涂膜层对振荡光的反射率为95%。这里的光泵采用AlGaAs/GaAs单量子阱激光器（2）。光泵发出的激励光经成型后，再用透镜（3）聚焦于Cr，Nd：YAG晶体的曲面端内，在晶体的平面端能直接输出脉宽为3.5ns，峰值功率为2kw的调Q单纵模激光，单纵模几率高达100%。

图2是本发明图1所示调Q单纵模激光器性能曲线图。在808nm波长激励光输入能量为270μJ时，能获得单纵模激光能量为7μJ，脉宽为3.5ns，据我们所知，这是二极管泵浦Nd：YAG激光器峰值功率最高的单纵模激光。

该调Q单纵模激光，在100Hz的重复频率下，连续工作四小时，单纵模几率保持100%，单纵模线宽达富里叶变换极限，功率特别稳定，优于0.2%。

图3是本发明调Q单纵模激光器（介稳腔）的另一实施例，采用对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的单独一块长0.1至10毫米的Cr，Nd：YAG晶体（1a）组成介稳腔（平-平腔），晶体朝向光泵的一端涂有膜层，能透过808nm波长的激励光，又能全反射1064nm波长的振荡光。晶体的另一端的涂膜层对振荡光的反射率为95%。这里的光泵也采用AlGaAs/GaAs单量子阱激光器（2）。

图4是本发明调Q单纵模激光器（非稳腔）的又一实施例，采用对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的单独一块长2至10毫米的Cr，Nd：YAG晶体（1b）组成非稳腔（平凸腔），其曲率半径为30至5000毫米，在Cr，Nd：YAG晶体朝向光泵端的曲面端涂有膜层，能透过808nm波长的激励光，又能全反射1064nm波长的振荡光。晶体的另一端的涂膜层对振荡光的反射率为95%。这里的光泵还是采用AlGaAs/GaAs单量子阱激光器（2）。

Claims

1、一种调Q单纵模激光器，用二极管激光器(2)作为光泵，激光器和光泵之间设置一组透镜(3)，透镜(3)也可省略，激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的晶体(1，1a，1b)组成，其特征在于，谐振腔就在晶体的两个端面上，该晶体的朝向光泵端，具有涂膜层，能透过激励光，又能全反射振荡光，晶体另一端也有涂膜层，该涂膜层对振荡光的反射率为95%，作为单纵模激光输出端，所述晶体(1)组成稳定腔，其朝向光泵的曲面端的曲率半径为30至5000毫米晶体长为2至10毫米。

2、一种调Q单纵模激光器，用二极管激光器（2）作为光泵，激光器和光泵之间设置一组透镜（3），透镜（3）也可省略，激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的晶体（1，1a，1b）组成，其特征在于，谐振腔就在晶体的两个端面上，该晶体的朝向光泵端，具有涂膜层，能透过激励光，又能全反射振荡光，晶体另一端也有涂膜层，该涂膜层对振荡光的反射率为95%，作为单纵模激光输出端，所述晶体组成非稳腔，其朝向光泵的曲面端的曲率半径为30至5000毫米，晶体长为2至10毫米。

3、一种调Q单纵模激光器，用二极管激光器（2）作为光泵，激光器和光泵之间设置一组透镜（3），透镜（3）也可省略，激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的晶体（1，1a，1b）组成，其特征在于，谐振腔就在晶体的两个端面上，该晶体的朝向光泵端，具有涂膜层，能透过激励光，又能全反射振荡光，晶体另一端也有涂膜层，该涂膜层对振荡光的反射率为95%，作为单纵模激光输出端，所述晶体组成介稳腔即平-平腔，晶体长为0.1至10毫米。

4、根据权利要求1、2、3的调Q单纵模激光器，其特征在于，激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的Cr，Nd：YAG晶体（1，1a，1b）组成，谐振腔就在晶体的两个端面上。

5、根据权利要求4的调Q单纵模激光器，其特征在于，作为光泵的二极管激光器是AlGaAs/GaAs单量子阱激光器。

6、根据权利要求4的调Q单纵模激光器，其特征在于，Cr，Nd：YAG晶体朝向光泵端的涂膜层能透过808nm波长的激励光，又能全反射1064nm波长的振荡光。

7、根据权利要求1、2、3的调Q单纵模激光器，其特征在于，激光器是由单独一块对激光具有可饱和吸收，又具有增益作用的Cr，Nd：GSGG晶体（1，1a，1b）组成，谐振腔就在晶体的两个端面上。