CN104037613A - 基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器 - Google Patents
基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器 Download PDFInfo
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Abstract
基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，涉及一种激光器。为了解决目前的现有激光器输出的单纵模激光的稳定性差且功率低的问题。它包括激光器输入镜、第一四分之一波片、Tm，Ho:YAG晶体、第二四分之一波片、起偏元件、波长调谐元件、激光器输出镜、第一激光器耦合透镜和第二激光器耦合透镜；LD泵浦光入射至第一激光器耦合透镜，第一激光器耦合透镜透射的光为光轴，依次经过第二激光器耦合透镜、第一四分之一波片、Tm，Ho:YAG晶体、第二四分之一波片、起偏元件、波长调谐元件和激光器输出镜；利用两片四分之一波片，在Tm，Ho:YAG晶体内形成均匀的能量分布，采用扭转模技术消除本发明激光器空间烧孔效应，激光器输出镜输出2.09微米单纵模激光。它用于2μm单纵模激光的光源。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光器，特别涉及一种基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器。
背景技术
由于具有相干性好、线宽窄、频率稳定等特点，单纵模激光器广泛的应用于光学频标、精细光谱测量、相干通信、激光雷达等领域。而2μm波段激光处于人眼安全波段和大气的弱吸收带，因此2μm波段单纵模激光器在军事、医疗、科学研究等诸多领域显示出越来越广泛的应用前景。目前，获得2μm单纵模激光输出的主要技术方案包括：短腔法、F-P标准具法、单向环形腔法、耦合腔法、扭转模法。其中，短腔法结构简单、结构稳定性好、最容易获得单纵模输出，但激光工作介质的长度较短，激光器的增益有限，极大的限制了激光器的单纵模输出功率，同时，其光束指向性较差，无法实现较大范围的波长调谐；可获得调谐波长输出是耦合腔法的特点，但是由于其工作原理的限制，单纵模输出功率偏低、机械容限极小，稳定性差；非平面环形腔虽然可获得稳定的高功率单纵模激光输出，但是其结构设计复杂，并且由于此种结构要求工作物质必须具有磁光效应特性，所以限制了非平面环形腔的应用范围；F-P标准具法结构相对简单，并且具有一定的调谐范围，但其输出单纵模激光的稳定性受F-P标准具影响极大，调试相对困难，从而导致其稳定性较差，另外，F-P标准具单纵模激光器激光增益介质较短，这也在一定程度上限制了其单纵模激光输出功率。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的现有激光器输出的单纵模激光的稳定性差且功率低的问题，本发明提供一种基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器。
本发明的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，它包括激光器输入镜、第一四分之一波片、Tm,Ho:YAG晶体、第二四分之一波片、起偏元件、波长调谐元件、激光器输出镜、第一激光器耦合透镜和第二激光器耦合透镜；
LD泵浦光入射至第一激光器耦合透镜，经第一激光器耦合透镜透射的光入射至第二激光器耦合透镜，经第二激光器耦合透镜透射的光入射至激光器输入镜，经激光器输入镜透射的光入射至第一四分之一波片，经第一四分之一波片透射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光入射至Tm,Ho:YAG晶体，经Tm,Ho:YAG晶体透射的光入射至第二四分之一波片，将第二四分之一波片透射的线偏振光输入至起偏元件，经起偏元件透射的光入射至波长调谐元件，经波长调谐元件透射的光入射至激光器输出镜，
经激光器输出镜反射的光依次经过波长调谐元件和起偏元件入射至第二四分之一波片，经第二四分之一波片透射的右旋圆偏振光或左旋圆偏振光入射至Tm,Ho:YAG晶体，经Tm,Ho:YAG晶体透射的光入射至第一四分之一波片，经第一四分之一波片透射的线偏振光入射至输入镜，经输入镜反射的光在输入镜与激光器输出镜之间按上述光路进行循环传递，激光器输出镜输出的光为2.09微米单纵模激光。
本发明的有益效果在于，本发明的激光器可做到全固态和小型化，本发明选用Tm,Ho:YAG晶体作为激光工作介质，利用两片四分之一波片，采用扭转模技术消除本发明激光器空间烧孔效应，从而实现高功率、可调谐的连续单纵模2.09微米单纵模激光，稳定性好。采用本发明的结构，在LD泵浦功率6W时，可获得最大功率106mW的2093nm单纵模激光输出，通过调整波长调谐元件6的角度，可以实现Tm,Ho:YAG单纵模激光器从2089nm至2097nm的调谐。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，它包括激光器输入镜1、第一四分之一波片2、Tm,Ho:YAG晶体3、第二四分之一波片4、起偏元件5、波长调谐元件6、激光器输出镜7、第一激光器耦合透镜8和第二激光器耦合透镜9；
LD泵浦光入射至第一激光器耦合透镜8，经第一激光器耦合透镜8透射的光入射至第二激光器耦合透镜9，经第二激光器耦合透镜9透射的光入射至激光器输入镜1，经激光器输入镜1透射的光入射至第一四分之一波片2，经第一四分之一波片2透射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光入射至Tm,Ho:YAG晶体3，经Tm,Ho:YAG晶体3透射的光入射至第二四分之一波片4，将第二四分之一波片4透射的线偏振光输入至起偏元件5，经起偏元件5透射的光入射至波长调谐元件6，经波长调谐元件6透射的光入射至激光器输出镜7，
经激光器输出镜7反射的光依次经过波长调谐元件6和起偏元件5入射至第二四分之一波片4，经第二四分之一波片4透射的右旋圆偏振光或左旋圆偏振光入射至Tm,Ho:YAG晶体3，经Tm,Ho:YAG晶体3透射的光入射至第一四分之一波片2，经第一四分之一波片2透射的线偏振光入射至输入镜1，经输入镜1反射的光在输入镜1与激光器输出镜7之间按上述光路进行循环传递，激光器输出镜7输出的光为2.09微米单纵模激光。
本实施方式的结构和工作原理：LD发出的泵浦光经第一激光器耦合透镜8、第二激光器耦合透镜9和输入镜1后入射到Tm,Ho:YAG晶体3，起偏元件5保证本实施方式的激光器谐振腔内振荡光为线偏振，所述谐振腔内的线偏振光经过第一四分之一波片2后变为左旋(或右旋)的圆偏振光，经过Tm,Ho:YAG晶体3和第二四分之一波片4后变为线偏振光，该线偏振光经过输出镜7部分反射后再一次经过第二四分之一波片4变为右旋(或左旋)圆偏振光，之后经过第一四分之一波片2变为线偏振光。
当左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在Tm,Ho:YAG晶体3上相遇时，他们之间存在着π/4的相位差，使Tm,Ho:YAG晶体3中形成均匀的能量分布，从而消除了所述的激光器空间烧孔效应的影响，最终实现单纵模激光输出。通过改变波长调谐元件6的角度达到改变激光器谐振腔损耗的目的，从而实现激光器的调谐。2μm连续单纵模激光从输出耦合镜7处输出。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，
激光器输入镜1镀有LD泵浦光高透且振荡光高反的介质膜，
第一四分之一波片2、Tm,Ho:YAG晶体和第二四分之一波片4的两端均镀有泵浦光及振荡光高透的介质膜，
激光器输出镜7镀有LD泵浦光高透且振荡光部分透射的介质膜，
第一激光器耦合透镜8和第二激光器耦合透镜9均镀有泵浦光高透的介质膜。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，所述入射至第一激光器耦合透镜8的LD泵浦光的波长为785nm。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，激光器输出镜7的透过率为2％。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，激光器输出镜7为曲率半径200mm的平凹镜。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，Tm,Ho:YAG晶体内形成谐振腔的长度为130mm。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，起偏元件5的厚度为0.1mm。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器的进一步限定，波长调谐元件6的厚度为0.5mm。
Claims (8)
1.基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，它包括激光器输入镜(1)、第一四分之一波片(2)、Tm,Ho:YAG晶体(3)、第二四分之一波片(4)、起偏元件(5)、波长调谐元件(6)、激光器输出镜(7)、第一激光器耦合透镜(8)和第二激光器耦合透镜(9)；
LD泵浦光入射至第一激光器耦合透镜(8)，经第一激光器耦合透镜(8)透射的光入射至第二激光器耦合透镜(9)，经第二激光器耦合透镜(9)透射的光入射至激光器输入镜(1)，经激光器输入镜(1)透射的光入射至第一四分之一波片(2)，经第一四分之一波片(2)透射的左旋圆偏振光或右旋圆偏振光入射至Tm,Ho:YAG晶体(3)，经Tm,Ho:YAG晶体(3)透射的光入射至第二四分之一波片(4)，将第二四分之一波片(4)透射的线偏振光输入至起偏元件(5)，经起偏元件(5)透射的光入射至波长调谐元件(6)，经波长调谐元件(6)透射的光入射至激光器输出镜(7)，
经激光器输出镜(7)反射的光依次经过波长调谐元件(6)和起偏元件(5)入射至第二四分之一波片(4)，经第二四分之一波片(4)透射的右旋圆偏振光或左旋圆偏振光入射至Tm,Ho:YAG晶体(3)，经Tm,Ho:YAG晶体(3)透射的光入射至第一四分之一波片(2)，经第一四分之一波片(2)透射的线偏振光入射至输入镜1，经输入镜1反射的光在输入镜1与激光器输出镜(7)之间按上述光路进行循环传递，激光器输出镜(7)输出的光为2.09微米单纵模激光。
2.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，
激光器输入镜(1)镀有LD泵浦光高透且振荡光高反的介质膜，
第一四分之一波片(2)、Tm,Ho:YAG晶体和第二四分之一波片(4)的两端均镀有泵浦光及振荡光高透的介质膜，
激光器输出镜(7)镀有LD泵浦光高透且振荡光部分透射的介质膜，
第一激光器耦合透镜(8)和第二激光器耦合透镜(9)均镀有泵浦光高透的介质膜。
3.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，所述入射至第一激光器耦合透镜(8)的LD泵浦光的波长为785nm。
4.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，激光器输出镜(7)的透过率为2％。
5.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，激光器输出镜(7)为曲率半径200mm的平凹镜。
6.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器形成谐振腔的长度为130mm。
7.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，起偏元件(5)的厚度为0.1mm。
8.根据权利要求1所述的基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器，其特征在于，波长调谐元件(6)的厚度为0.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410290743.7A CN104037613A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201410290743.7A CN104037613A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器 |
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| CN104037613A true CN104037613A (zh) | 2014-09-10 |
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| CN201410290743.7A Pending CN104037613A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 基于扭转模技术的2.09微米单纵模可调谐激光器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN104037613A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104201552A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-10 | 哈尔滨工业大学 | Er:YAG扭转模腔可调谐单纵模激光器 |
-
2014
- 2014-06-25 CN CN201410290743.7A patent/CN104037613A/zh active Pending
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| CN104201552A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-10 | 哈尔滨工业大学 | Er:YAG扭转模腔可调谐单纵模激光器 |
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