CN110970793B - 重频2倍于电光调q频率的单纵模激光器及激光输出方法 - Google Patents
重频2倍于电光调q频率的单纵模激光器及激光输出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110970793B CN110970793B CN201910387250.8A CN201910387250A CN110970793B CN 110970793 B CN110970793 B CN 110970793B CN 201910387250 A CN201910387250 A CN 201910387250A CN 110970793 B CN110970793 B CN 110970793B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- electro
- gain medium
- crystal
- optic
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器及激光输出方法,该激光器包括:第一泵浦源、第一光纤、第一耦合透镜组、第一激光全反射镜、第一直角棱镜组、第一激光增益介质、起偏器、第二泵浦源、第二光纤、第二耦合透镜组、第二激光全反射镜、第二直角棱镜组、第二激光增益介质、四分之一波片、楔形棱镜、电光调Q晶体和激光输出镜,当电光调Q晶体阶跃式退压时,所述激光器输出第一路单纵模激光,当电光调Q晶体阶跃式加压时,所述激光器输出第二路单纵模激光,周期性对电光调Q晶体进行阶跃式退压和阶跃式加压,所述激光器输出重频2倍于电光调Q频率的单纵模调Q激光。
Description
技术领域
本发明涉及固体激光器领域,特别是一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器及激光输出方法。
背景技术
高重频单纵模激光在精细激光光谱、原子和分子的多光子分步电离、非线性频率变换、激光医学等技术领域具有十分广阔的应用前景。公开报道的单纵模激光器多数需要在谐振腔内插入额外的选频元件引入腔内损耗,而这将会导致单纵模激光的平均功率较低。并且,由于受到电光调Q重频的限制,导致现有的电光调Q单纵模激光器的重复频率很难突破200kHZ。目前与本发明相关的一种已知技术由林宏奂等人所公开(林宏奂,隋展,李明中,等.实用的LD抽运预激光电光调Q单纵模激光器[J].中国激光,2004(08):915-918.),其所采用的结构如图1所示。图中,101为激光谐振腔全反镜,102为KTP晶体,103为激光晶体,104为针孔,105为薄膜偏振片,106为激光谐振腔输出镜,107为分束镜,108为能量计,109为示波器,110为LD泵浦源,111为触发器。但是已知技术存在以下三方面的不足:一,每对电光晶体施加一次调Q信号,只能获得一个调Q单纵模激光脉冲输出,也就是说施加在电光晶体上的驱动信号频率和激光脉冲的输出频率是相等的,即已知技术无法在较低的调Q频率下获得高重频激光输出;二,目前的电光调Q频率受到电光晶体自身特性的限制,其最高调Q频率在200kHz左右,因此已知技术的激光重频上限为200kHz左右,无法获得大于200kHz的电光调Q输出;三,在大注入高重频条件下运转时,由于采用单一增益介质工作,一方面自身热负担过重,会带来很严重的热透镜效应,从而降低光束质量;另一方面,由于激光增益介质的增益不足,又限制了单脉冲输出能量以及输出功率的提高。因此,现有的技术方案无法突破脉冲激光的重复频率和单脉冲能量相互制约的事实。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明提供一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器及激光输出方法。
根据本发明的一方面,提出一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器,所述激光器包括:第一泵浦源20、第一光纤19、第一耦合透镜组18、第一激光全反射镜17、第一直角棱镜组10、第一激光增益介质11、起偏器13、第二泵浦源1、第二光纤2、第二耦合透镜组3、第二激光全反射镜4、第二直角棱镜组5、第二激光增益介质6、四分之一波片8、楔形棱镜9、电光调Q晶体14和激光输出镜15,其中:
所述第一泵浦源20通过所述第一光纤19连接于所述第一耦合透镜组18,用于为所述第一激光增益介质11提供泵浦光;
所述第一耦合透镜组18、第一激光全反射镜17和第一直角棱镜组10依次排列,并位于所述第一泵浦源20的后方,所述第一激光增益介质11置于所述第一直角棱镜组10的一侧;
所述第一泵浦源20、第一耦合透镜组18和第一激光全反射镜17的放置方向与激光传输方向垂直;
所述第二泵浦源1通过所述第二光纤2连接于所述第二耦合透镜组3,用于为所述第二激光增益介质6提供泵浦光;
所述第二耦合透镜组3、第二激光全反射镜4和第二直角棱镜组5依次排列,并置于所述第二泵浦源1的后方,所述第二激光增益介质6置于所述第二直角棱镜组5的一侧;
所述第二泵浦源1、第二耦合透镜组3和第二全反射镜4的放置方向与激光传输方向垂直;
所述第一激光全反射镜17、第一直角棱镜组10、第一激光增益介质11、起偏器13、电光调Q晶体14以及激光输出镜15构成第一路激光谐振腔;
所述第二全反射镜4、第二直角棱镜组5、第二激光增益介质6、四分之一波片8、楔形棱镜9、第一直角棱镜组10、第一激光增益介质11、起偏器13、电光调Q晶体14以及激光输出镜15构成第二路激光谐振腔;
当电光调Q晶体14阶跃式退压时,所述激光器输出第一路单纵模激光,当电光调Q晶体14阶跃式加压时,所述激光器输出第二路单纵模激光,周期性对电光调Q晶体14进行阶跃式退压和阶跃式加压,所述激光器输出重频2倍于电光调Q频率的单纵模调Q激光。
可选地,所述第一激光增益介质11与第二激光增益介质6同轴放置,且与激光输出方向一致。
可选地,所述四分之一波片8和所述楔形棱镜9依次置于所述第二激光增益介质6远离所述第二直角棱镜组5的一侧,且垂直于激光输出方向放置。
可选地,所述起偏器13、电光调Q晶体14和激光输出镜15依次置于所述第一增益介质11远离第一直角棱镜组10的一侧。
可选地,所述激光器还包括第一激光电源21和第二激光电源23,其中:
所述第一激光电源21与所述第一泵浦源20连接,用于为所述第一泵浦源20提供电源;
所述第二激光电源23与所述第二泵浦源1连接,用于为所述第二泵浦源1提供电源。
可选地,所述激光器还包括电光晶体驱动模块16,所述电光晶体驱动模块16与电光调Q晶体14、第一激光电源21、第二激光电源23连接,用于为电光调Q晶体14施加调Q驱动信号。
可选地,所述调Q驱动信号为阶跃式高压信号。
可选地,所述激光器还包括第一温控系统12、第二温控系统7和中央控制系统22,其中:
所述第一温控系统12和第二温控系统7分别放置于所述第一激光增益介质11和第二激光增益介质6的后方,并与所述中央控制系统22连接,用于根据中央控制系统22的指令控制激光器的工作温度;
所述中央控制系统22与第一激光电源21、第二激光电源23、第一温控系统12、第二温控系统7和电光晶体驱动模块16连接,用于对第一激光电源21、第二激光电源23和电光晶体驱动模块16进行统一控制。
可选地,所述第一泵浦源20和第二泵浦源1均为半导体泵浦源。
根据本发明的另一方面,提出一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光输出方法,应用于如上所述的激光器中,所述方法包括:
为第一路激光谐振腔和第二路激光谐振腔提供连续泵浦光;
对电光调Q晶体14施加四分之一波长电压,第一路激光谐振腔处于高损耗状态,第一激光增益介质11处于粒子数反转状态,当第一激光增益介质11的反转粒子数达到最大时,降低施加在电光调Q晶体14上的电压,输出第一路单纵模激光;
当施加在电光调Q晶体14上的电压降为零时,第二路激光谐振腔处于高损耗状态,第二激光增益介质6处于粒子数反转状态,当第二激光增益介质6的反转粒子数达到最大时,对电光调Q晶体14施加低电压值,形成第二路单纵模种子激光,将施加在电光调Q晶体14上的电压升至为四分之一波长电压,输出第二路单纵模激光;
周期性重复电光调Q晶体14加压和退压状态,得到重频2倍于电光调Q频率的高重频单纵模脉冲激光输出序列。
本发明提出了一种重频2倍于电光调Q频率的高重频单纵模固体激光器及激光输出方法,该激光器能够获得大于200kHz的超高重频电光调Q脉冲激光输出,突破了传统电光调Q技术中重复频率的极限。再者,该激光器采用双泵浦源交替泵浦双激光增益介质,两个激光增益介质轮流工作,这样在高泵浦功率条件下能够极大地降低激光器的热效应。除此之外,在对电光调Q晶体施加一次调Q脉冲信号的情况下,可以实现单纵模双脉冲激光输出,并且由于各自脉冲激光消耗各自泵浦脉冲条件下的反转粒子数,因此依然能够获得较高的单脉冲能量输出,突破了传统激光器中重复频率和单脉冲能量的相互制约关系,进而能够为高单脉冲能量、高重频单纵模激光的获得提供一种有效的途径。
附图说明
图1是现有技术中基于预激光技术的单纵模激光器的结构示意图;
图2是根据本发明一实施例的一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器的结构示意图;
图3是根据本发明一实施例的各驱动信号时序及形成激光时刻示意图;
图4是根据本发明一实施例的重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器的脉冲序列示意图;
图5是根据本发明一实施例的重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光输出方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
根据本发明的一方面,提出一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器,如图2所示,所述激光器包括:第一泵浦源20、第一光纤19、第一耦合透镜组18、第一激光全反射镜17、第一直角棱镜组10、第一激光增益介质11、起偏器13、第二泵浦源1、第二光纤2、第二耦合透镜组3、第二激光全反射镜4、第二直角棱镜组5、第二激光增益介质6、四分之一波片8、楔形棱镜9、电光调Q晶体14和激光输出镜15,其中:
所述第一泵浦源20通过所述第一光纤19连接于所述第一耦合透镜组18,用于为所述第一激光增益介质11提供泵浦光。
所述第一耦合透镜组18、第一激光全反射镜17和第一直角棱镜组10依次排列,并置于所述第一泵浦源20的后方,所述第一激光增益介质11置于所述第一直角棱镜组10的一侧。这样,所述第一泵浦源20发出的泵浦光依次经过所述第一光纤19、第一耦合透镜组18、第一激光全反射镜17和第一直角棱镜组10整形后,入射到所述第一激光增益介质11上。
所述第一泵浦源20、第一耦合透镜组18和第一激光全反射镜17的放置方向与激光传输方向垂直。
所述第二泵浦源1通过所述第二光纤2连接于所述第二耦合透镜组3,用于为所述第二激光增益介质6提供泵浦光。
所述第二耦合透镜组3、第二激光全反射镜4和第二直角棱镜组5依次排列,并置于所述第二泵浦源1的后方,所述第二激光增益介质6置于所述第二直角棱镜组5的一侧。这样,所述第二泵浦源1发出的泵浦光依次经过所述第二光纤2、第二耦合透镜组3、第二激光全反射镜4和第二直角棱镜组5整形后,入射到所述第二激光增益介质6上。
所述第二泵浦源1、第二耦合透镜组3和第二激光全反射镜4的放置方向与激光传输方向垂直。
所述第一激光全反射镜17、第一直角棱镜组10、第一激光增益介质11、起偏器13、电光调Q晶体14以及激光输出镜15构成第一路激光谐振腔。
所述第二激光全反射镜4、第二直角棱镜组5、第二激光增益介质6、四分之一波片8、楔形棱镜9、第一直角棱镜组10、第一激光增益介质11、起偏器13、电光调Q晶体14以及激光输出镜15构成第二路激光谐振腔。
在该实施方式中,两个谐振腔共用一个激光输出镜15,其目的是实现共轴激光输出。
在本发明一实施方式中,所述第一激光增益介质11和第二激光增益介质6同轴放置,且与激光输出方向一致。
在本发明一实施方式中,所述四分之一波片8和所述楔形棱镜9依次置于所述第二激光增益介质6远离所述第二直角棱镜组5的一侧,且垂直于激光输出方向放置。
在本发明一实施方式中,所述起偏器13、电光调Q晶体14和激光输出镜15依次置于所述第一增益介质11远离第一直角棱镜组10的一侧。
在本发明一实施方式中,所述第一泵浦源20和第二泵浦源1均为半导体泵浦源。
在本发明一实施方式中,所述电光调Q晶体14所采用的晶体为LN、KD*P、KDP、LiNbO3等普通的电光晶体。
在本发明一实施方式中,所述激光器还包括第一激光电源21和第二激光电源23,其中:
所述第一激光电源21与所述第一泵浦源20连接,用于为所述第一泵浦源20提供电源;
所述第二激光电源23与所述第二泵浦源1连接,用于为所述第二泵浦源1提供电源。
其中,所述第一激光电源21和第二激光电源23可以为独立设置的电源,也可以为同一个整体电源。
即所述第一激光增益介质11、第二激光增益介质6的泵浦源分别为第一泵浦源20和第二泵浦源1,这两个泵浦源分别由第一激光电源21和第二激光电源23来供电。
在本发明一实施方式中,所述激光器还包括第一温控系统12、第二温控系统7和中央控制系统22,其中:
所述第一温控系统12和第二温控系统7分别放置于所述第一激光增益介质11和第二激光增益介质6的后方,与所述中央控制系统22连接,用于根据中央控制系统22的指令控制激光器的工作温度。
所述中央控制系统22与第一激光电源21、第二激光电源23、第一温控系统12、第二温控系统7和电光晶体驱动模块16连接,用于对于第一激光电源21、第二激光电源23以及电光晶体驱动模块16进行统一控制,比如控制第一激光电源21、第二激光电源23以及电光晶体驱动模块16的触发与延时,控制所述第一温控系统12和第二温控系统7调节所述激光器的工作温度。
在本发明一实施方式中,所述激光器还包括电光晶体驱动模块16,所述电光晶体驱动模块16与所述电光调Q晶体14连接,用于对电光调Q晶体14施加调Q驱动信号。在本发明一实施方式中,所述调Q驱动信号为阶跃式高压信号,该信号的前后沿阶跃式波形图如图3所示,在脉冲的上升沿阶段和下降沿阶段均采用阶跃信号的形式,其主要目的是利用预激光技术获得波长λ1激光的单纵模输出。预激光技术的工作过程从时序上来说可以将其分为以下三个阶段:
a.种子光形成阶段
不同于一般的调Q技术,预激光技术使用的信号发生器为双台阶信号发生器,其产生信号为随时间变化的周期性阶跃式电压信号。在高电压状态下,腔内调Q损耗较高,激光器内部进行反转粒子积累;在高电压向低电压调节的过程中,腔内Q损耗由高变低。此时,部分反转粒子从高能级跃迁到低能级并产生光子形成种子光。
b.模式竞争阶段
在低电压施加于调Q晶体时,腔内损耗为较低值。延长低电压持续时间,则种子光将因不同模式间增益与损耗差值的存在而进行自然选模过程。同时又因为中心模式的单程增益略大于邻模、中心模式的单程损耗又略小于邻模,所以随模式竞争过程的持续,其邻模将随持续时间的增加而逐渐消失,最终形成只有中心模式的单纵模种子光。
c.输出过程
完全打开Q开关,则大量反转粒子从高能级跃迁到低能级,并形成巨脉冲激光。其中单纵模种子光的强度量级远大于噪声,这使得种子光可以代替噪声作为激光的初始起振“噪声”,从而将自己放大并再一次抑制其他模式,形成单纵模脉冲激光。
本发明提出的一种重频2倍于电光调Q频率的高重频单纵模脉冲激光技术是在有效结合退压式和加压式电光调Q原理的基础上而实现的。即当电光调Q晶体14阶跃式退压时,可以实现第一路波长λ1单纵模激光调Q输出,而当电光调Q晶体14阶跃式加压时,则可以实现第二路波长λ1单纵模激光调Q输出,如此周期性的对电光调Q晶体14进行阶跃式加压和退压,就可以实现单纵模双脉冲调Q激光输出。
更为具体地,所述一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器的工作原理为:第一泵浦源20对第一激光增益介质11进行连续泵浦,第二泵浦源1对第二激光增益介质6进行连续泵浦。当对电光调Q晶体14施加四分之一波长电压的过程中,由于第一路波长λ1激光经过起偏器13变成线偏振光,在外加电场的作用下,往返两次经过电光调Q晶体14后,原线偏振光的偏振方向发生了90度偏转,在起偏器13处偏振方向与其透射方向正交而被反射出谐振腔外,无法在谐振腔内形成振荡,从而使得第一路波长λ1激光的谐振腔处于高损耗状态、第一激光增益介质11处于粒子数反转(储能)状态;当第一激光增益介质11的反转粒子数达到最大时,降低施加在电光调Q晶体14上的电压,处于图3中的A阶段,在这阶段中形成第一路λ1波长激光的种子光,并经过充分的模式竞争,形成λ1波长单纵模种子激光。在λ1波长单纵模种子激光形成后,λ1波长单纵模种子激光得以放大,最终形成λ1波长单纵模激光输出。当施加在电光调Q晶体14上的电压降为零时,第二路波长λ1激光的谐振腔在四分之一波片8的作用下,将往返经过电光调Q晶体14的偏振光的偏振方向旋转了90度,这样就使得在起偏器13处与其透射方向正交,从而使得第二激光增益介质6的谐振腔处于高损耗状态,第二激光增益介质6处于粒子数反转(储能)状态。当第二激光增益介质6的反转粒子数达到最大时,对电光调Q晶体14施加一低电压值(例如,300V),处于图3中的B阶段,在这阶段中形成第二路λ1波长激光的种子光,并经过充分的模式竞争,形成λ1波长单纵模种子激光。在λ1波长单纵模种子激光形成后,将施加在电光调Q晶体14上的电压升至为λ1/4电压,λ1波长单纵模种子激光得以放大,最终形成λ1波长单纵模激光输出。如此往复下去,就能获得如图4所示重频2倍于电光调Q频率的高重频单纵模脉冲激光激光器的输出序列。
另外,当电光调Q晶体14处于高重频工作状态时,在零施加电压阶段,第一路激光由于激光上能级粒子数积累时间较短而无法获得足够高的增益,这样该阶段内就无法形成激光振荡输出;同样,在λ1/4施加电压阶段,第二路激光由于激光上能级粒子数积累时间较短而无法获得足够高的增益,这样该阶段内也无法形成激光振荡输出。
在本发明一实施方式中,所述第一激光增益介质11为Nd:YAG晶体,尺寸为Φ4×50mm3,两端镀1064nm增透膜(T>99%);第二激光增益介质6为Nd:YVO4晶体,尺寸为Φ4×50mm3,两端镀1064nm增透膜(T>99%)。第一激光全反射镜17为平凹镜,且凹面镀1064nm高反射率膜(R>99%),第二激光全反射镜4为平凹镜,且凹面镀1064nm高反射率膜(R>99%),激光输出镜15为平-平镜,且靠近腔内的一面镀1064nm部分透过率膜,其中1064nm的透过率为6%,外侧镀1064nm激光的抗反膜。起偏器13镀1064nm激光布儒斯特角增透膜,透过率均大于98%。四分之一波片8对应波长为1064nm,且两通光面镀1064nm增透膜(T>98%)。第一直角棱镜组10靠近第一激光增益介质11的一面镀1064nm增透膜,透过率大于98%。第二直角棱镜组5靠近第二激光增益介质6的一面镀1064nm增透膜,透过率大于98%。第一泵浦源20和第二泵浦源1均为808nm激光二极管组成的条形阵列。第一温控系统12和第二温控系统7可控制激光系统在25℃温度范围内工作,中央控制系统22主要控制第一激光电源21、第二激光电源23以及电光晶体驱动模块16的触发与延时。施加在第一激光电源21、第二激光电源23以及电光晶体驱动模块16各信号的时序如图3所示。其中,V1为激励第一半导体泵浦源20的波形,V2为激励第二半导体泵浦源1的波形,VQ为施加在电光调Q晶体14上的电压波形。对于图2中所示的结构方案而言,退压时将产生第一路波长λ1调Q单纵模脉冲激光输出,加压时则产生第二路波长λ1单纵模脉冲激光输出。从整个时间序列上来看,产生如图4所示的单纵模调Q输出双脉冲激光器的脉冲序列。
根据本发明的另一方面,还提出一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光输出方法,如图5所示,所述方法包括步骤S501-S504:
在步骤S501中,为第一路激光谐振腔和第二路激光谐振腔提供连续泵浦光;
在步骤S502中,对电光调Q晶体14施加四分之一波长电压,第一路激光谐振腔处于高损耗状态,第一激光增益介质11处于粒子数反转状态,当第一激光增益介质11的反转粒子数达到最大时,降低施加在电光调Q晶体14上的电压,输出第一路单纵模激光;
在步骤S503中,当施加在电光调Q晶体14上的电压降为零时,第二路激光谐振腔处于高损耗状态,第二激光增益介质6处于粒子数反转状态,当第二激光增益介质6的反转粒子数达到最大时,对电光调Q晶体14施加低电压值,形成第二路单纵模种子激光,将施加在电光调Q晶体14上的电压升至为λ1/4电压,输出第二路单纵模激光;
在步骤S504中,周期性重复所述步骤S502和步骤S503,得到重频2倍于电光调Q频率的高重频单纵模脉冲激光输出序列。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光器,其特征在于,包括:第一泵浦源(20)、第一光纤(19)、第一耦合透镜组(18)、第一激光全反射镜(17)、第一直角棱镜组(10)、第一激光增益介质(11)、起偏器(13)、第二泵浦源(1)、第二光纤(2)、第二耦合透镜组(3)、第二激光全反射镜(4)、第二直角棱镜组(5)、第二激光增益介质(6)、四分之一波片(8)、楔形棱镜(9)、电光调Q晶体(14)和激光输出镜(15),其中:
所述第一泵浦源(20)通过所述第一光纤(19)连接于所述第一耦合透镜组(18),用于为所述第一激光增益介质(11)提供泵浦光;
所述第一耦合透镜组(18)、第一激光全反射镜(17)和第一直角棱镜组(10)依次排列,并置于所述第一泵浦源(20)的后方,所述第一激光增益介质(11)位于所述第一直角棱镜组(10)的一侧;
所述第二泵浦源(1)通过所述第二光纤(2)连接于所述第二耦合透镜组(3),用于为所述第二激光增益介质(6)提供泵浦光;
所述第二耦合透镜组(3)、第二激光全反射镜(4)和第二直角棱镜组(5)依次排列,并置于所述第二泵浦源(1)的后方,所述第二激光增益介质(6)置于所述第二直角棱镜组(5)的一侧;
所述第一激光全反射镜(17)、第一直角棱镜组(10)、第一激光增益介质(11)、起偏器(13)、电光调Q晶体(14)以及激光输出镜(15)沿激光振 荡方向依次排列构成第一路激光谐振腔;
所述第二激光全反射镜(4)、第二直角棱镜组(5)、第二激光增益介质(6)、四分之一波片(8)、楔形棱镜(9)、所述第一直角棱镜组(10)、所述第一激光增益介质(11)、所述起偏器(13)、所述电光调Q晶体(14)以及所述激光输出镜(15)沿激光振 荡方向依次排列构成第二路激光谐振腔;当电光调Q晶体(14)阶跃式退压时,所述激光器输出第一路单纵模激光,当电光调Q晶体(14)阶跃式加压时,所述激光器输出第二路单纵模激光,周期性对电光调Q晶体(14)进行阶跃式退压和阶跃式加压,所述激光器输出重频2倍于电光调Q频率的单纵模调Q激光。
2.根据权利要求1所述的激光器,其特征在于,所述第一激光增益介质(11)与第二激光增益介质(6)同轴放置,且与激光输出方向一致。
3.根据权利要求1所述的激光器,其特征在于,所述四分之一波片(8)和所述楔形棱镜(9)依次置于所述第二激光增益介质(6)远离所述第二直角棱镜组(5)的一侧,且垂直于激光输出方向放置。
4.根据权利要求1所述的激光器,其特征在于,所述起偏器(13)、电光调Q晶体(14)和激光输出镜(15)依次置于所述第一激光增益介质(11)远离第一直角棱镜组(10)的一侧。
5.根据权利要求1所述的激光器,其特征在于,所述激光器还包括第一激光电源(21)和第二激光电源(23),其中:
所述第一激光电源(21)与所述第一泵浦源(20)连接,用于为所述第一泵浦源(20)提供电源;
所述第二激光电源(23)与所述第二泵浦源(1)连接,用于为所述第二泵浦源(1)提供电源。
6.根据权利要求5所述的激光器,其特征在于,所述激光器还包括电光晶体驱动模块(16),所述电光晶体驱动模块(16)与电光调Q晶体(14)、第一激光电源(21)和第二激光电源(23)连接,用于为电光调Q晶体(14)施加调Q驱动信号。
7.根据权利要求6所述的激光器,其特征在于,所述调Q驱动信号为阶跃式高压信号。
8.根据权利要求6所述的激光器,其特征在于,所述激光器还包括第一温控系统(12)、第二温控系统(7)和中央控制系统(22),其中:
所述第一温控系统(12)和第二温控系统(7)分别放置于所述第一激光增益介质(11)和第二激光增益介质(6)的后方,并与所述中央控制系统(22)连接,用于根据中央控制系统(22)的指令控制激光器的工作温度;
所述中央控制系统(22)与第一激光电源(21)、第二激光电源(23)、第一温控系统(12)、第二温控系统(7)和电光晶体驱动模块(16)连接,用于对第一激光电源(21)、第二激光电源(23)和电光晶体驱动模块(16)进行统一控制。
9.根据权利要求1所述的激光器,其特征在于,所述第一泵浦源(20)和第二泵浦源(1)均为半导体泵浦源。
10.一种重频2倍于电光调Q频率的单纵模激光输出方法,应用于如权利要求1-9任一项所述的激光器中,其特征在于,所述方法包括:
为第一路激光谐振腔和第二路激光谐振腔提供连续泵浦光;
对电光调Q晶体(14)施加四分之一波长电压,第一路激光谐振腔处于高损耗状态,第一激光增益介质(11)处于粒子数反转状态,当第一激光增益介质(11)的反转粒子数达到最大时,降低施加在电光调Q晶体(14)上的电压,输出第一路单纵模激光;
当施加在电光调Q晶体(14)上的电压降为零时,第二路激光谐振腔处于高损耗状态,第二激光增益介质(6)处于粒子数反转状态,当第二激光增益介质(6)的反转粒子数达到最大时,对电光调Q晶体(14)施加低电压值,形成第二路单纵模种子激光,将施加在电光调Q晶体(14)上的电压升至为四分之一波长电压,输出第二路单纵模激光;
周期性重复电光调Q晶体(14)加压和退压状态,得到重频2倍于电光调Q频率的高重频单纵模脉冲激光输出序列。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910387250.8A CN110970793B (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 重频2倍于电光调q频率的单纵模激光器及激光输出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910387250.8A CN110970793B (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 重频2倍于电光调q频率的单纵模激光器及激光输出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110970793A CN110970793A (zh) | 2020-04-07 |
CN110970793B true CN110970793B (zh) | 2021-01-01 |
Family
ID=70029516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910387250.8A Active CN110970793B (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 重频2倍于电光调q频率的单纵模激光器及激光输出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110970793B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4176327A (en) * | 1978-01-25 | 1979-11-27 | United Technologies Corporation | Method for cavity dumping a Q-switched laser |
CN104953457A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-09-30 | 长春理工大学 | 交替输出双波长调q脉冲激光的装置 |
CN107069409A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-08-18 | 西北核技术研究所 | 一种外腔主动调q的双波长脉冲交替输出激光装置及方法 |
CN107332103A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-11-07 | 四川大学 | 一种双波长交替调q激光器及其激光输出方法 |
CN107994457A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-04 | 成都心无界光电技术有限公司 | 一种电光调q固体激光器 |
-
2019
- 2019-05-09 CN CN201910387250.8A patent/CN110970793B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4176327A (en) * | 1978-01-25 | 1979-11-27 | United Technologies Corporation | Method for cavity dumping a Q-switched laser |
CN104953457A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-09-30 | 长春理工大学 | 交替输出双波长调q脉冲激光的装置 |
CN107069409A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-08-18 | 西北核技术研究所 | 一种外腔主动调q的双波长脉冲交替输出激光装置及方法 |
CN107332103A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-11-07 | 四川大学 | 一种双波长交替调q激光器及其激光输出方法 |
CN107994457A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-04 | 成都心无界光电技术有限公司 | 一种电光调q固体激光器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110970793A (zh) | 2020-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8149886B2 (en) | Laser amplifier system and laser amplifier method | |
CN110943366B (zh) | 双波长交替调q输出群脉冲激光器及激光输出方法 | |
CN110752503B (zh) | 单纵模与非单纵模双脉冲激光交替调q输出方法及激光器 | |
CN111029893B (zh) | 双波长交替调q单纵模输出群脉冲激光器及激光输出方法 | |
CN110932081B (zh) | 一种电光调q双波长激光交替同轴输出方法及激光器 | |
CN101345389B (zh) | 全固态五波长同时输出的激光装置及五波长激光产生方法 | |
CN102299469A (zh) | 一种通过控制泵浦光特性实现亚纳秒调q输出的激光器 | |
CN112290360A (zh) | 一种双波长自由控制输出激光器 | |
CN110970793B (zh) | 重频2倍于电光调q频率的单纵模激光器及激光输出方法 | |
US5271025A (en) | Mode-locked upconversion laser source | |
CN110932070B (zh) | 双波长交替调q窄脉冲激光器及输出方法 | |
CN111048986B (zh) | 一种单纵模调q双脉冲激光输出方法及激光器 | |
CN110829172B (zh) | 一种重频2倍于电光调q频率的激光输出方法及激光器 | |
Ortiz et al. | High-average-power second harmonic generation with KTiOPO4 | |
CN110932069B (zh) | 超高重频窄脉冲单波长交替调q激光输出方法及激光器 | |
CN101752773B (zh) | 一种激光头 | |
CN111048985B (zh) | 一种双波长单纵模激光交替调q输出方法及激光器 | |
US20100272132A1 (en) | Mode-locked solid-state laser apparatus | |
CN201340962Y (zh) | 一种激光头 | |
CN110752502B (zh) | 单纵模与非单纵模双波长激光交替调q输出方法及激光器 | |
CN110932074B (zh) | 双波长激光交叉跳频调q输出激光器及激光输出方法 | |
CN118249178B (zh) | 一种基于光参量振荡技术的同轴可切换输出双波长激光器 | |
CN220964048U (zh) | 基于lgs电光晶体的主动调q中红外光纤激光器 | |
CN216598385U (zh) | 一种中红外序列脉冲激光器 | |
CN118249178A (zh) | 一种基于光参量振荡技术的同轴可切换输出双波长激光器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |