CN103825186A - 一种提高激光输出稳定性的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高激光输出稳定性的装置和方法，包括入射激光单元、激光功率稳定系统、非线性晶体单元和分光单元；入射激光单元激光入射非线性晶体；激光功率稳定系统用于稳定入射激光；非线性晶体单元包括非线性晶体和温控装置，置于激光功率稳定系统内部，非线性晶体用以参量转换过程，温控装置可对非线性晶体的温度进行精确控制；分光单元包括分光棱镜、分光片和光收集器。本案的目的是通过对入射光的反馈控制，达到稳定由参量转换过程产生的激光的效果。
Description
技术领域
本发明属于激光输出技术领域，尤其涉及的是一种提高激光输出稳定性的装置和方法。
背景技术
随着非线性光学技术的不断成熟和突破，激光频率变换技术取得了长足进步，也大大促进了激光器的发展。激光功率输出稳定度是激光器的一个重要指标，高稳定度的激光器在激光微加工、激光医疗、光辐射计量和激光军事应用等领域有着广泛的应用。
基于非线性参量转换过程得到特定波长的激光器，影响其功率稳定性的因素较多，其中，入射激光的稳定性和非线性晶体的热致相位失配是两个最主要的因素。单一的解决入射激光的稳定性或相位失配问题都不能显著提高激光输出稳定性。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种提高激光输出稳定性的装置和方法。
本发明的技术方案如下：
一种提高激光输出稳定性的装置，其中，包括入射激光单元、激光功率稳定系统、非线性晶体单元和分光单元；所述入射激光单元包括至少一台激光器，入射非线性晶体参与参量转换过程；所述激光功率稳定系统，用于保证入射激光的功率稳定；所述非线性晶体单元，用于参量转换过程，置于激光功率稳定系统内部；所述分光单元，用于实现激光分光。
所述的装置，其中，所述激光功率稳定系统包括调制器、控制器和光电检测反馈装置，光电检测反馈装置检测到入射光的功率波动将信号传至控制器，在控制器的作用下调制器对入射光进行功率补偿。
所述的装置，其中，所述非线性晶体单元包括非线性晶体和温控装置，非线性晶体用以参量转换过程，温控装置可对非线性晶体的温度进行精确控制。
所述的装置，其中，所述分光单元包括分光棱镜、分光片和光收集器，分光棱镜用于将各出射光从空间上分开，分光片对线偏光具有恒定的分光比，光收集器用于吸收分光后多余的入射光。
所述装置用于提高激光输出稳定性的方法，其中，包括如下步骤：
步骤1：激光器的出射光经调制器后，被反射镜调整为共线光路，两入射光入射非线性晶体，温控装置保证非线性晶体处于恒定温度下，经三波互作用参量过程后，三光同时出射，分光棱镜将三束光从空间上分离开来；
步骤2：两入射光分别经起偏器起偏后，入射至分光片，分光片对线偏振光具有恒定的分光比，透射光被光收集器吸收，反馈装置将接收到的反射光信号波动转换为电信号，发送至控制器；
步骤3：控制器经内部程序运算将调制信号发送至调制器，调制器对入射光功率起伏进行补偿，实时稳定入射光。
所述的方法，其中，所述激光器为两台或一台，所述激光器输出的光为线偏振光。
所述的方法，其中，所述分光棱镜将三光在空间上分开的步骤为：分光棱镜将入射光和参量转换产生激光从空间上分离开来，光收集器将多余的入射光吸收掉。
采用上述方案：1、同时考虑入射激光的稳定性和热致相位失配引起的激光输出不稳定，将发生参量转换过程的非线性晶体单元置于激光功率稳定系统内，对参量转换过程中入射光的功率变化进行实时反馈控制，使参量转换过程处于一种动态稳定状态。2、不直接对由参量转换得到的产生激光进行反馈控制，通过对入射光的反馈控制间接稳定产生激光，可有效提高无功率稳定系统波段激光的稳定性。
附图说明
图1为本发明提高激光输出稳定性的装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，一种提高激光输出稳定性的装置包括激光器1、2，调制器3、4，反射镜5、6，非线性晶体7，温控装置8，控制器9、10，分光棱镜11，线偏光起偏器12、13，分光片14、15，反馈装置16、17，光收集器18、19。本实施例中，两入射光以共线相位匹配方式进行参量转换过程。所述激光器1、2的出射激光作为入射光经调制器3、4后，被反射镜5、6调整为共线光路，两入射光入射非线性晶体7，温控装置8可保证非线性晶体7处于恒定温度下，经三波互作用参量过程后，三光同时出射，分光棱镜11将三束光在空间上分开，此时两入射光分别经线偏光起偏器12、13起偏后，入射至分光片14、15，分光片14、15对线偏振光具有恒定的分光比，透射光被光收集器18、19吸收，反馈装置16、17将接收到的反射光信号波动转换为电信号，发送至控制器9、10，控制器9、10经内部程序运算计算出功率补偿值，将相应的调制信号发送至调制器3、4，调制器3、4对入射光功率起伏进行补偿，实时稳定入射光，从而保证由参量转换产生的激光的稳定性。
所述的激光器1、2可以是两台激光器，也可以根据需要只需一台激光器，如倍频过程；默认激光器输出的光为线偏振光，若非线偏振光可用线偏光起偏器转为线偏振光。
所述的激光功率稳定系统包括调制器3、4，控制器9、10和光电检测反馈装置16、17，根据激光器波长选择对应的功率稳定系统。
所述的非线性晶体单元包括非线性晶体7和温控装置8，温控装置8是一种精密温度控制装置，可保证参量转换过程中非线性晶体7保持在恒定温度下。
所述分光棱镜11将入射光和参量转换过程产生激光从空间上分离开来，光收集器18、19将多余的入射光吸收掉。
所述分光片14、15对线偏振光具有恒定的分光比，保证反射光和透射光具有恒定的比例。
实施例2
在上述实施例的基础上,进一步,一种提高激光输出稳定性的装置，其中，包括入射激光单元、激光功率稳定系统、非线性晶体单元和分光单元；所述入射激光单元包括至少一台激光器，入射非线性晶体参与参量转换过程；所述激光功率稳定系统，用于保证入射激光的功率稳定；所述非线性晶体单元，用于参量转换过程，置于激光功率稳定系统内部；所述分光单元，用于实现激光分光。
所述激光功率稳定系统包括调制器、控制器和光电检测反馈装置，光电检测反馈装置检测到入射光的功率波动将信号传至控制器，在控制器的作用下调制器对入射光进行功率补偿。
所述非线性晶体单元包括非线性晶体和温控装置，非线性晶体用以参量转换过程，温控装置可对非线性晶体的温度进行精确控制。
所述分光单元包括分光棱镜、分光片和光收集器，分光棱镜用于将各出射光从空间上分开，分光片对线偏光具有恒定的分光比，光收集器用于吸收分光后多余的入射光。
所述装置用于提高激光输出稳定性的方法，其中，包括如下步骤：
步骤1：激光器的出射光经调制器后，被反射镜调整为共线光路，两入射光入射非线性晶体，温控装置保证非线性晶体处于恒定温度下，经三波互作用参量过程后，三光同时出射，分光棱镜将三束光从空间上分离开来；
步骤2：两入射光分别经起偏器起偏后，入射至分光片，分光片对线偏振光具有恒定的分光比，透射光被光收集器吸收，反馈装置将接收到的反射光信号波动转换为电信号，发送至控制器；
步骤3：控制器经内部程序运算将调制信号发送至调制器，调制器对入射光功率起伏进行补偿，实时稳定入射光。
所述激光器为两台或一台，所述激光器输出的光为线偏振光。
所述分光棱镜将三光在空间上分开的步骤为：分光棱镜将入射光和参量转换产生激光从空间上分离开来，光收集器将多余的入射光吸收掉。
采用上述方案：1、同时考虑入射激光的稳定性和热致相位失配引起的激光输出不稳定，将发生参量转换过程的非线性晶体单元置于激光功率稳定系统内，对参量转换过程中入射光的功率变化进行实时反馈控制，使参量转换过程处于一种动态稳定状态。2、不直接对由参量转换得到的产生激光进行反馈控制，通过对入射光的反馈控制间接稳定产生激光，可有效提高无功率稳定系统波段激光的稳定性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种提高激光输出稳定性的装置，其特征在于，包括入射激光单元、激光功率稳定系统、非线性晶体单元和分光单元；所述入射激光单元包括至少一台激光器，入射非线性晶体参与参量转换过程；所述激光功率稳定系统，用于保证入射激光的功率稳定；所述非线性晶体单元，用于参量转换过程，置于激光功率稳定系统内部；所述分光单元，用于实现激光分光。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光功率稳定系统包括调制器、控制器和光电检测反馈装置，光电检测反馈装置检测到入射光的功率波动将信号传至控制器，在控制器的作用下调制器对入射光进行功率补偿。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述非线性晶体单元包括非线性晶体和温控装置，非线性晶体用以参量转换过程，温控装置可对非线性晶体的温度进行精确控制。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光单元包括分光棱镜、分光片和光收集器，分光棱镜用于将各出射光从空间上分开，分光片对线偏光具有恒定的分光比，光收集器用于吸收分光后多余的入射光。
5.如权利要求1所述装置用于提高激光输出稳定性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：激光器的出射光经调制器后，被反射镜调整为共线光路，两入射光入射非线性晶体，温控装置保证非线性晶体处于恒定温度下，经三波互作用参量过程后，三光同时出射，分光棱镜将三束光从空间上分离开来；
步骤2：两入射光分别经起偏器起偏后，入射至分光片，分光片对线偏振光具有恒定的分光比，透射光被光收集器吸收，反馈装置将接收到的反射光信号波动转换为电信号，发送至控制器；
步骤3：控制器经内部程序运算将调制信号发送至调制器，调制器对入射光功率起伏进行补偿，实时稳定入射光。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述激光器为两台或一台，所述激光器输出的光为线偏振光。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分光棱镜将三光在空间上分开的步骤为：分光棱镜将入射光和参量转换产生激光从空间上分离开来，光收集器将多余的入射光吸收掉。
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