CN104051936A - 主动锁模co2激光器 - Google Patents

主动锁模co2激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN104051936A
CN104051936A CN201410254942.2A CN201410254942A CN104051936A CN 104051936 A CN104051936 A CN 104051936A CN 201410254942 A CN201410254942 A CN 201410254942A CN 104051936 A CN104051936 A CN 104051936A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
acousto
optic modulator
mode locking
active mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410254942.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈飞
李殿军
何洋
郭劲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201410254942.2A priority Critical patent/CN104051936A/zh
Publication of CN104051936A publication Critical patent/CN104051936A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

一种主动锁模CO2激光器，属于激光技术领域。解决现有技术中腔内调Q法的激光脉宽较宽和脉冲分割法结构复杂的问题。该激光器从左到右依次同轴设置凹面全反镜、激光管、声光调制器和平面全反镜，射频驱动器和信号发生器与声光调制器连接；凹面全反镜和平面全反镜组成激光振荡腔；激光管通过放电使激光管内产生激光增益；声光调制器插入腔内，射频驱动器用于给声光调制器工作提供射频信号；信号发生器用于控制振荡激光束在腔内往返振荡情况，实现锁模激光输出。本发明采用主动锁模方式，在实现CO2激光高重复频率输出的同时，可以大大压缩输出激光的脉冲宽度，输出激光脉宽在10ns左右。

Description

主动锁模CO2激光器
技术领域
本发明属于激光技术领域，具体涉及一种主动锁模CO2激光器。
背景技术
超短脉冲激光在粒子加速、核聚变点火、高能X射线、高精度激光测量与探测以及激光与物质相互作用等诸多领域均具有重要的应用价值，因而成为近年来激光技术领域引人注目的研究热点和前沿技术。目前，近红外和可见光波段的超短脉冲激光技术相对较成熟，输出功率可达TW级，脉冲宽度fs量级的激光器已达到了产品化水平。长波红外波段的CO2激光器因受自身特性和器件的影响，直接实现超短脉冲激光输出比较困难，因此发展相对缓慢，但波长为9.3～10.6μm的超短脉冲CO2激光由于其处于大气传输窗口，在粒子加速、空间环境探测、激光精密测距、高分辨率激光雷达、激光通讯及激光光谱学等方面具有非常广泛的应用。
目前CO2激光器实现脉冲输出的技术途径主要有调Q技术、激光脉冲分割技术和锁模技术。调Q技术主要有电光调Q、机械调Q和声光调Q，通常可以实现最高重复频率数百kHz的激光输出，但受开关时间和激光束渡越时间的影响，通常输出激光的脉宽在数百ns，高重频运转下甚至到μs量级。激光脉冲分割技术可分为光学自由衰减法、Kerr效应法和半导体光开关法，该技术可以实现脉宽为ps量级的激光输出，但结构非常复杂、效率较低。锁模技术结构简单，可以获得亚ns激光脉冲，但需尽可能加宽激光的增益谱线。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中腔内调Q法的激光脉宽较宽和脉冲分割法结构复杂的问题，而提供一种主动锁模CO2激光器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种主动锁模CO2激光器，从左到右依次同轴设置凹面全反镜、激光管、声光调制器和平面全反镜，射频驱动器和信号发生器与声光调制器连接；
所述的凹面全反镜和平面全反镜组成激光振荡腔；激光管通过放电使激光管内产生激光增益；声光调制器插入激光振荡腔内，采用布拉格衍射垂直入射方式；所述的射频驱动器用于给声光调制器工作提供射频信号；信号发生器用于精确控制声光调制器的工作状态，从而控制振荡激光束在腔内往返振荡情况；振荡激光束在腔内往返振荡，由声光调制器的一级衍射将振荡激光束衍射至腔外，改变谐振腔损耗，由此产生主动调制，实现锁模激光输出。
本发明所述的激光管内充入比例为1:3:5:21的Xe气、CO2气体、N2气和He气，总气压25托，增益区长度800mm。
本发明所述的平面全反镜的材料为Cu。
本发明所述的激光器还包括殷钢支架，所述的凹面全反镜、激光管、声光调制器和平面全反镜设置在殷钢支架上。
本发明的有益效果
本发明采用主动锁模技术，实现CO2激光高重复频率输出，输出激光脉宽在10ns左右，与腔内调Q法相比较，激光脉宽得到大幅度压缩，与激光脉冲分割法相比较，激光器的结构非常简单、紧凑，可实现小型化。
附图说明
图1是本发明主动锁模CO2激光器工作原理示意图。
图2是本发明主动锁模CO2激光器的示意图。
图中，1、凹面全反镜，2、激光管，3、声光调制器，4、平面全反镜，5、射频驱动器，6、信号发生器，7、殷钢支架，1-1、射频发生器，1-2、电-声换能器，1-3、声光介质，1-4、入射光束，1-5、吸声材料，1-6、出射光束。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明主动锁模CO2激光器工作原理示意图，声光调制技术是通过改变声光介质中周期性交变的超声场所引起的衍射损耗而进行调制。声光调制器由射频发生器1-1、电-声换能器1-2、声光介质1-3和吸声材料1-5等组成。对于CO2激光，声光介质通常采用Ge材料。在谐振腔内插入声光调制器，当射频(RF)电源产生的高频振荡信号加在换能器上时，使声光介质的折射率发生周期性的变化，形成等效的“相位光栅”，入射光束1-4通过声光介质时，产生布拉格衍射。对于0级入射光会产生1级衍射光(出射光束1-6)，有2θi的角度偏离，这一角度使光波偏出谐振腔外，谐振腔处于高损耗状态，从而在上能级积累了大量的反转粒子数，但此时不能产生激光振荡，或者说用调制器将激光“关断”。当高频信号的突然停止作用，声光介质中的超声场消失，谐振腔突变为低损耗状态，大量的反转粒子数跃迁至激光下能级，便形成脉冲激光输出，此时调制器相当于“打开”。
本实施方式所述的主动锁模CO2激光器的示意图如图2所示，该高重频、超短脉冲CO2激光器包括用于产生激光增益的激光管2、用于产生激光振荡和波长选择的谐振腔、用于产生主动锁模的声光调制器3、用于控制声光调制器3工作的射频驱动器5和信号发生器6，优选还包括用于提高激光器工作稳定性的殷钢支架7。
本实施方式所述的凹面全反镜1和平面全反镜4组成激光振荡腔，平面全反镜的材料优选为Cu，激光管2内充入比例为1:3:5:21的Xe气、CO2气体、N2气和He气，总气压25托，增益区长度800mm，放电管内径8mm，用于产生激光振荡，声光调制器3插入激光振荡腔内，采用布拉格衍射垂直入射方式，用于产生锁模激光输出，所述的射频驱动器5用于给声光调制器3提供射频信号；信号发生器6用于精确控制声光调制器3的“打开”和“关断”时间，从而控制振荡激光束在腔内往返振荡情况；振荡激光束在腔内往返振荡，由声光调整器3的一级衍射将振荡激光束衍射至腔外，改变谐振腔损耗，由此产生主动调制，实现锁模激光输出。

Claims (4)

1.一种主动锁模CO2激光器，其特征在于，该激光器从左到右依次同轴设置凹面全反镜(1)、激光管(2)、声光调制器(3)和平面全反镜(4)，射频驱动器(5)和信号发生器(6)与声光调制器(3)连接；
所述的凹面全反镜(1)和平面全反镜(4)组成激光振荡腔；激光管(2)通过放电使激光管内产生激光增益；声光调制器(3)插入激光振荡腔内，采用布拉格衍射垂直入射方式；所述的射频驱动器(5)用于给声光调制器(3)工作提供射频信号；信号发生器(6)用于精确控制声光调制器(3)的工作状态，控制振荡激光束在腔内往返振荡情况；振荡激光束在腔内往返振荡，由声光调制器(3)的一级衍射将振荡激光束衍射至激光振荡腔外，产生主动调制，实现锁模激光输出。
2.根据权利要求1所述的一种主动锁模CO2激光器，其特征在于，所述的激光管(2)内充入比例为1:3:5:21的Xe气、CO2气体、N2气和He气，总气压25托，增益区长度800mm。
3.根据权利要求1所述的一种主动锁模CO2激光器，其特征在于，所述的平面全反镜(4)的材料为Cu。
4.根据权利要求1所述的一种主动锁模CO2激光器，其特征在于，该激光器还包括殷钢支架(7)，所述的凹面全反镜(1)、激光管(2)、声光调制器(3)和平面全反镜(4)设置在殷钢支架(7)上。
CN201410254942.2A 2014-06-09 2014-06-09 主动锁模co2激光器 Pending CN104051936A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410254942.2A CN104051936A (zh) 2014-06-09 2014-06-09 主动锁模co2激光器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410254942.2A CN104051936A (zh) 2014-06-09 2014-06-09 主动锁模co2激光器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104051936A true CN104051936A (zh) 2014-09-17

Family

ID=51504477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410254942.2A Pending CN104051936A (zh) 2014-06-09 2014-06-09 主动锁模co2激光器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104051936A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106300000A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种快速调谐脉冲co2激光器
CN106410598A (zh) * 2016-12-05 2017-02-15 龙口科锐激光科技有限公司 一种延长二氧化碳激光器使用寿命的混合气体
CN108521067A (zh) * 2018-03-07 2018-09-11 西安电子科技大学 一种可调节脉冲宽度的调q激光器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2181294A (en) * 1985-09-30 1987-04-15 Philips Electronic Associated Optical modulation arrangement
US20110122897A1 (en) * 2007-05-24 2011-05-26 Coherent, Inc. Acousto-optically q-switched co2 laser
CN103594917A (zh) * 2013-10-31 2014-02-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 双声光调q co2激光器
CN103594916A (zh) * 2013-10-31 2014-02-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 声光调制的腔倒空co2激光器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2181294A (en) * 1985-09-30 1987-04-15 Philips Electronic Associated Optical modulation arrangement
US20110122897A1 (en) * 2007-05-24 2011-05-26 Coherent, Inc. Acousto-optically q-switched co2 laser
CN103594917A (zh) * 2013-10-31 2014-02-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 双声光调q co2激光器
CN103594916A (zh) * 2013-10-31 2014-02-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 声光调制的腔倒空co2激光器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢冀江等: "声光调QCO2激光器的理论计算和实验研究", 《中国激光》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106300000A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种快速调谐脉冲co2激光器
CN106300000B (zh) * 2016-10-28 2020-01-14 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种快速调谐脉冲co2激光器
CN106410598A (zh) * 2016-12-05 2017-02-15 龙口科锐激光科技有限公司 一种延长二氧化碳激光器使用寿命的混合气体
CN108521067A (zh) * 2018-03-07 2018-09-11 西安电子科技大学 一种可调节脉冲宽度的调q激光器
CN108521067B (zh) * 2018-03-07 2019-10-18 西安电子科技大学 一种可调节脉冲宽度的调q激光器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Woodward et al. Mode-locked dysprosium fiber laser: picosecond pulse generation from 2.97 to 3.30 μm
JP3987554B2 (ja) 高反復率のフェムト秒再生増幅装置
US9166355B2 (en) Directly driven source of multi-gigahertz, sub-picosecond optical pulses
Kobtsev et al. Fiber lasers mode-locked due to nonlinear polarization evolution: golden mean of cavity length
CN104638501A (zh) 一种具有宽重复频率调谐范围的小型化光纤飞秒激光器
CN103001114A (zh) 一种产生高重复频率光学频率梳的方法
CN102244355A (zh) 脉宽可调的增益开关型皮秒脉冲种子源
Qu et al. Plasma wave seed for Raman amplifiers
CN104051936A (zh) 主动锁模co2激光器
Obraztsov et al. Multi-gigahertz repetition rate ultrafast waveguide lasers mode-locked with graphene saturable absorbers
CN102368588B (zh) 一种提高超短脉冲对比度的方法
CN103594916A (zh) 声光调制的腔倒空co2激光器
Cuadrado‐Laborde et al. Actively Q‐switched and modelocked all‐fiber lasers
CN105470793A (zh) 一种利用标准具和电光晶体实现稳定双频激光输出的装置及方法
Antoncini Ultrashort laser pulses
CN103500921A (zh) 一种低重频高稳定亚纳秒脉冲绿激光产生装置
CN1322369C (zh) 脉宽可调的超短脉冲压缩装置
CN105098589A (zh) 一种双波长拉曼锁模激光器
CN100399649C (zh) 高能量飞秒激光脉冲外腔压缩装置
CN104393474A (zh) 一种窄脉宽激光器
CN102354897B (zh) 一种外部二次级联差频太赫兹光源发生装置及实现方法
CN103594917A (zh) 双声光调q co2激光器
Desbiens et al. Arbitrarily-shaped bursts of picosecond pulses from a fiber laser source for high-throughput applications
Hall et al. Optical frequency standards and measurement
Danailov et al. Design and first experience with the FERMI seed laser

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140917