CN103887690B - 一种双频激光器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了激光领域的一种双频激光器，其包括泵浦源、激光谐振腔，其中在激光谐振腔内设置双腔标准具，双腔标准具的自由光谱区FSR超过激光增益线宽，双腔标准具透过波长带宽为激光谐振腔两个相邻频率间隔，调节激光谐振腔和双腔标准具使激光相邻两个纵模在激光增益曲线的中心对称分布，稳定的双频激光输出。采用以上技术方案，将自由光谱宽度FSR超过激光增益线宽的双腔标准具插入激光谐振腔中，实现稳定的双频激光输出。该结构简单，具有窄线宽、低噪声、结构简单、机械稳定性高、频差稳定可调的双频激光器。并且此双频激光器能够降低工艺制作难度，可以实现批量产。

Description

一种双频激光器
技术领域
本发明属于激光设备类制造技术领域，尤其涉及一种采用调节激光谐振腔和双腔标准具的双频激光器。
背景技术
双频激光器在光学传感、干涉测量和波分复用光通讯和光差拍产生毫米波等领域有着非常重要的应用。目前国内外双频激光器主要有双频光纤激光器、双频半导体激光器和双频气体激光器等，无论哪种双频激光器，其产生双频的原理都趋于一致，即采用各种选模机制实现双波长单纵模输出。但是，无论哪种结构都存在稳定性差、结构复杂、双峰频率间隔小、滤波元件刻制的准确性和一致性差等缺点。
发明内容
本发明提供了一种使激光相邻两个纵模在激光增益曲线的中心对称分布，实现稳定双频激光输出的双频激光器。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：双频激光器包括泵浦源、激光谐振腔，其中在激光谐振腔内设置双腔标准具，双腔标准具的自由光谱区FSR超过激光增益线宽，双腔标准具透过波长带宽为激光谐振腔两个相邻频率间隔，调节激光谐振腔和双腔标准具使激光相邻两个纵模在激光增益曲线的中心对称分布，稳定的双频激光输出。
所述的激光谐振腔是全光纤结构，或者是自由空间前后腔镜结构，激光谐振腔腔长可调节。
所述的双腔标准具为一个单腔标准具，或者两个以上单腔标准具组合，或者Vernier背靠背双腔结构标准具。
所述的双腔标准具在激光谐振腔腔内位置可调节。
所述的泵浦源、激光谐振腔和双腔标准具胶合成微片结构，微片结构或双腔标准具设有温控结构。
所述的泵浦源、激光谐振腔和双腔标准具采用分离腔结构，双腔标准具设有温控结构。
双频激光器可用于制作基波输出双频激光器，也可以用于制作倍频输出双频激光器。
本发明采用以上技术方案，将自由光谱宽度FSR超过激光增益线宽的双腔标准具插入激光谐振腔中，双腔标准具透过波长带宽约为激光谐振腔两个相邻频率间隔，调节激光谐振腔和双腔标准具使激光相邻两个纵模在激光增益曲线的中心对称分布，实现稳定的双频激光输出。该结构简单，具有窄线宽、低噪声、结构简单、机械稳定性高、频差稳定可调的双频激光器。并且此双频激光器能够降低工艺制作难度，可以实现批量产。
附图说明
图1是本发明双频激光器的结构之一示意图；
图2是本发明双频激光器的结构之二示意图；
图3是本发明双频激光器的双频输出标准具调节示意图。
具体实施方式
请参阅图1-3之一所示，本发明包括泵浦源1、激光谐振腔2，其中在激光谐振腔2内设置双腔标准具3，双腔标准具3的自由光谱区FSR超过激光增益线宽，双腔标准具3透过波长带宽为激光谐振腔2两个相邻频率间隔，调节激光谐振腔2和双腔标准具3使激光相邻两个纵模在激光增益曲线的中心对称分布，稳定的双频激光输出。
所述的激光谐振腔2是全光纤结构，或者是自由空间前后腔镜结构，激光谐振腔2腔长可调节。
所述的双腔标准具3为一个单腔标准具，或者两个以上单腔标准具组合，或者Vernier背靠背双腔结构标准具，背靠背双腔结构标准具，双腔腔长差可调，可以通过调节温度对长度差进行精细微调，也可以通过其他方式机械调节，该标准具选模能力较强，稳定性较好。
所述的双腔标准具3在激光谐振腔2腔内位置可调节。
所述的泵浦源1、激光谐振腔2和双腔标准具3胶合成微片结构，微片结构或双腔标准具设有温控结构4。
所述的泵浦源1、激光谐振腔2和双腔标准具3采用分离腔结构，双腔标准具3设有温控结构4。
双频激光器可用于制作基波输出双频激光器，也可以用于制作倍频输出双频激光器。
实施例：如图3所示，当双频激光器运行在大于激光阈值103的状态时，图中6个纵模都可以起振，然后在激光谐振腔2中插入一个FSR为Δλ1的双腔标准具3，使得Δλ1近似等于或大于激光增益介质增益曲线101的增益线宽。通过调节双腔标准具3使得102上的波长透过峰值带宽Δλ2约等于或略大于激光谐振腔2中相邻两个纵模104、105的间隔，再通过细致调节激光谐振腔2和双腔标准具3，使得激光谐振腔2中相邻两个纵模104、105在激光增益曲线的中心对称分布，106、107、108和109分布在中心频率ω0两侧的其他非相邻纵模，实现稳定的双频激光输出。
两个相邻纵模104、105间隔由激光谐振腔2腔长决定，通过调节激光谐振腔2腔长达到调节这两个纵模间隔的目的，以满足不同的频差需求。考虑到一般情况下普通标准具无法实现接近方形透射曲线的能力，所以我们采用双腔标准具3结构调节。可以将激光谐振腔2腔长调节到使这两个纵模频率在ω0增益中心近似对称分布，以便获得相同的增益。
通过在激光器的激光谐振腔内插入适当厚度和反射率的标准具，也可以使得标准具的自由光谱区与激光增益线宽相当。通过调节标准具倾斜角可以使处于中心频率附近的两个纵模与标准具最大透过率中心一致从而可以起振，而其余纵模由于损耗而被抑制。标准具可以做的很薄，以对增益较宽的激光增益介质实现选模，不用改变腔长仍可获得双频输出，也不用改变激光输出功率。固体激光器的增益很宽，而且由于受精细度的工艺限制，一个标准具不可能实现严格的双频输出，所以需要插入两个标准具，这两个标准具应该是FSR大的和FSR小的配合。让第一个标准具的带宽为2倍的激光纵模间隔，第二个标准具带宽小于2倍的激光纵模间隔，可以实现选双频。另外，为了实现稳定的双频输出，还可以对标准具进行精确控温。
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 (8)

1.一种双频激光器，包括泵浦源、激光谐振腔，其特征在于：在所述的激光谐振腔内设置双腔标准具，双腔标准具的自由光谱区FSR超过激光增益线宽，双腔标准具透过波长带宽为激光谐振腔两个相邻频率间隔，调节激光谐振腔和双腔标准具使激光相邻两个纵模在激光增益曲线的中心对称分布，实现稳定的双频激光输出。
2.根据权利要求1所述的一种双频激光器，其特征在于：所述的激光谐振腔是全光纤结构，或者是自由空间前后腔镜结构，激光谐振腔腔长可调节。
3.根据权利要求1所述的一种双频激光器，其特征在于：所述的双腔标准具为一个单腔标准具，或者两个以上单腔标准具组合，或者游标标准具。
4.根据权利要求1所述的一种双频激光器，其特征在于：所述的双腔标准具在激光谐振腔腔内位置可调节。
5.根据权利要求1所述的一种双频激光器，其特征在于：所述的泵浦源、激光谐振腔和双腔标准具胶合成微片结构，微片结构或双腔标准具设有温控结构。
6.根据权利要求1所述的一种双频激光器，其特征在于：所述的泵浦源、激光谐振腔和双腔标准具采用分离腔结构，双腔标准具设有温控结构。
7.根据权利要求1所述的双频激光器，其特征在于：所述双频激光器用于制作基波输出。
8.根据权利要求1所述的双频激光器，其特征在于：所述双频激光器用于制作倍频输出。
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