CN113310668B - 一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法 - Google Patents

一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113310668B
CN113310668B CN202110561562.3A CN202110561562A CN113310668B CN 113310668 B CN113310668 B CN 113310668B CN 202110561562 A CN202110561562 A CN 202110561562A CN 113310668 B CN113310668 B CN 113310668B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
light
polarized light
gain
polarization state
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
Application number
CN202110561562.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113310668A (zh
Inventor
彭钦军
申玉
宗楠
薄勇
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.)
Qilu Zhongke Institute Of Optical Physics And Engineering Technology
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Original Assignee
Qilu Zhongke Institute Of Optical Physics And Engineering Technology
Technical Institute of Physics and Chemistry 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 Qilu Zhongke Institute Of Optical Physics And Engineering Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS filed Critical Qilu Zhongke Institute Of Optical Physics And Engineering Technology
Priority to CN202110561562.3A priority Critical patent/CN113310668B/zh
Publication of CN113310668A publication Critical patent/CN113310668A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113310668B publication Critical patent/CN113310668B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法，用于测量激光增益模块的激光的偏振态增益比，该装置包括激光增益模块，高反镜，偏振片，s光输出镜，p光输出镜，功率计。该装置可以实时测定激光器工作过程中，激光谐振腔内特定方向线偏光偏振态的增益损耗比，并实现控制，用于实现目标偏振激光输出。

Description

一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法。
背景技术
～2μm波段相干辐射光源由于其特有的一些优越特性，在激光测距、激光遥感、激光成像、医学诊断和治疗、科学研究、材料处理、光学信号处理、数据处理、环境监测等领域已显示出越来越广泛的应用前景。
YAG晶体是目前热机性能最优、使用最广泛的激光增益晶体的基质材料，采用YAG作为基底材料的Tm:YAG是高功率2μm激光最具发展潜力的晶体之一。但是，由于Tm:YAG激光量子亏损大、热效应严重，且增益谱线丰富、激光通道多，特定波长输出困难，尚未有偏振激光输出报道。美空军实验室、诺格公司、斯坦福大学、哈佛大学、剑桥大学、俄科学院等以及国内十多家，都在以多种技术方案攻关，均为自由运转，研究人员认为该介质难以实现高功率偏振激光运转。
发明内容
本发明提供一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法，以解决上述至少一个技术问题。
一方面，本发明提供了一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，用于测量激光增益模块产生激光的偏振态增益比，装置包括：
高反镜、偏振片、s光输出镜、p光输出镜和功率计，功率计包括第一功率计和第二功率计；
其中高反镜、激光增益模块、偏振片依次放置；s光输出镜放置在偏振片反射光s偏振光的光路上，使s偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使s偏振光部分透射形成激光输出；沿s偏振光出射光路方向，第一功率计放置在s光输出镜之后；p光输出镜放置在偏振片透射光p偏振光的光路上，使p偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使p偏振光部分透射形成激光输出；沿出射光路方向，第二功率计放置在p光输出镜之后。
可选地，还包括处理器，用于接收在激光增益介质的设定工作温度以及泵浦功率Ppump(m)条件下第一功率计测量的s光输出功率Pout-s(m)和第二功率计测量的p偏振光输出功率Pout-P(m)，并根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
预设公式为：
Figure GDA0003811818700000021
Figure GDA0003811818700000022
其中，i表示s偏振光或p偏振光，m为第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s为s光输出镜对于s偏振光的反射率，Roc-p为p光输出镜对于p偏振光的反射率；RPi为偏振片对于i方向偏振激光的反射率；ki(m)为i方向第n次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；RPi为偏振片对于i方向偏振激光的反射率；R2为高反镜的反射率；k3为比例因子，
Figure GDA0003811818700000023
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命；
得出跟激光增益介质工作温度相关的矩阵。
可选地，激光增益模块的增益介质为Tm:YAG晶体，且输出预设波长的激光。
可选地，预设波长的激光为2μm波段的激光；
高反镜的腔内一侧镀对于2μm波段的s偏振光、对于2μm波段的p偏振光均高反射率的膜；s光输出镜的腔内一侧镀对于2μm波段的s偏振光部分透过率的膜、另一侧镀对于2μm波段的s偏振光高透过率的膜；p光输出镜的腔内一侧镀对于2μm波段的p偏振光部分透过率的膜、另一侧镀对于2μm波段的p偏振光高透过率的膜；
s光输出镜对于2μm波段的s偏振光透过率为4％～20％；p偏振光输出镜对于2μm波段的p偏振光透过率为0.5％～10％；或者
s光输出镜对于2μm波段的s偏振光透过率优选为0.5％～10％；p光输出镜对于2μm波段的p偏振光透过率优选为4％～20％。
可选地，激光增益模块为侧泵激光头，利用波长在970nm～975nm的半导体激光器放置在激光增益介质侧面进行泵浦，从而产生受激辐射和激光谐振。
可选地，激光增益模块为端泵激光头，利用波长970nm～975nm的半导体激光器放置在激光增益介质的端面进行泵浦，从而产生受激辐射和激光谐振。
可选地，偏振片为45度偏振片，或偏振片为55.6度偏振片。
第二方面，本发明提供了一种激光器腔内目标偏振态增益比测量方法，利用上述激光器腔内目标偏振态增益比测量装置对激光增益模块产生激光的偏振态增益比进行测量，方法包括：
在激光增益介质的设定工作温度以及泵浦功率Ppump(m)条件下，通过第一功率计测量s偏振光输出功率Pout-s(m)，通过第二功率计测量p偏振光输出功率Pout-P(m)，
根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
预设公式为：
Figure GDA0003811818700000031
Figure GDA0003811818700000032
其中，i表示s偏振光或p偏振光，m表示第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s为s光输出镜对于s偏振光的反射率，Roc-p为p光输出镜对于p偏振光的反射率；Rpi为偏振片对于i方向偏振光的反射率；ki(m)为i方向第m次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；R2为高反镜的反射率；k3为比例因子，
Figure GDA0003811818700000041
Figure GDA0003811818700000042
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命；
得出跟激光增益介质工作温度相关的矩阵。
第三方面，本发明提供了一种器腔内目标偏振态增益比测定装置，用于测量激光增益模块产生激光的偏振态增益比，装置包括：
高反镜、偏振片、种子光输出镜和功率计，功率计包括第一功率计和第二功率计；
其中高反镜、两个激光增益模块、偏振片依次放置，种子光输出境放置于两个激光增益模块之间；偏振片将激光分为p偏振光和s偏振光，第一功率计沿s偏振光路径放置，第二功率计沿p偏振光路径放置。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明实施方式提供的一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法可以实时测定激光器工作过程中，激光谐振腔内特定方向线偏光偏振态的增益损耗比，并实现控制，用于实现目标偏振激光输出。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的一种单增益激光振荡腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图；
图4为本发明实施例2提供的一种双增益激光震荡腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图；
图5为本发明实施例3提供的一种双增益激光放大腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图。
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了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
我们通过系统地理论和实验研究，发现了Tm:YAG激光振荡过程中偏振态随增益损耗关系演化的独特现象，结合理论计算提出了一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法，以对激光增益模块输出激光的偏振态进行测量，以实现Tm:YAG激光的高功率偏振激光输出。本发明的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置通过精密匹配p和s两个偏振态激光增益与损耗关系，实现高功率偏振激光输出，进一步的，采用Tm:YAG作为激光增益介质，可产生2μm波段偏振激光输出，是一种高效、紧凑、高可靠性的2μm波段偏振激光的新技术途径。
一方面，本发明实施例提供一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，请参阅图1所示，图1为本发明实施例提供的一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图。本发明实施例的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置用于测量激光增益模块1产生激光的偏振态增益比，以产生目标偏振态激光输出。该装置包括高反镜2、偏振片3、s光输出镜4、p光输出镜5和功率计6，其中，功率计包括第一功率计6-1和第二功率计6-2。
高反镜2、激光增益模块1、偏振片3依次放置，s光输出镜4放置在偏振片3反射光s偏振光的光路上，使s偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使s偏振光部分透射形成激光输出，沿s偏振光出射光路方向，第一功率计6-1放置在s光输出镜4之后，用于测量s偏振光的输出功率。p光输出镜放置在偏振片3透射光p偏振光的光路上，使p偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使p偏振光部分透射形成激光输出，沿p偏振光出射光路上，第二功率计6-2放置在p光输出镜5之后，用于测量p偏振光的输出功率。
基于第一功率计6-1测量的s偏振光的输出功率和第二功率计6-2测量的p偏振光的输出功率，可以进一步计算得出s偏振光或p偏振光的偏振态增益比。本发明中，偏振态增益比是指s偏振光方向或p偏振光方向，激光增益与总激光增益的比值。通过本实施例的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，可以实时测定激光器(激光增益模块1与各镜片组成)工作过程中，激光谐振腔内特定方向线偏光偏振态的增益损耗比，并实现控制，用于实现目标偏振激光输出。
另一方面，本发明还提供了另一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，请参阅图2所示，图2为本发明另一实施例提供的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置的结构示意图。本发明实施例的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置用于测量激光增益模块1产生激光的偏振态增益比，以产生目标偏振态激光输出。该装置包括高反镜2、偏振片3、种子光输出镜8和功率计，其中功率计包括第一功率计6-1和第二功率计6-2。
高反镜2、两个激光增益模块1、偏振片3依次放置，种子光输出镜8放置于两个激光增益模块1之间。偏振片3将激光分为p偏振光和s偏振光，第一功率计6-1沿s偏振光路径放置，用于测量s偏振光的输出功率，第二功率计6-2沿p偏振光路径放置，用于测量p偏振光的输出功率。
基于第一功率计6-1测量的s偏振光的输出功率和第二功率计6-2测量的p偏振光的输出功率，可以进一步计算得出s偏振光或p偏振光的偏振态增益比。本发明中，偏振态增益比是指s偏振光方向或p偏振光方向，激光增益与总激光增益的比值。通过本实施例的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，可以实时测定激光器特定方向线偏光偏振态的增益损耗比，并实现控制，用于实现目标偏振激光输出。
再一方面，本发明实施例还提供了一种激光器腔内目标偏振态增益比测量方法，可以利用上述任一实施例的激光器腔内目标偏振态增益比测量装置对激光增益模块1产生激光的偏振态增益进行测量，该方法包括如下步骤：
在设定激光增益介质1-2泵浦功率Ppump(m)条件下，通过第一功率计6-1测量s偏振光输出功率Pout-s(m)，通过所述第二功率计6-2测量p偏振光输出功率Pout-P(m)，
根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
预设公式为：
Figure GDA0003811818700000071
Figure GDA0003811818700000072
其中，i表示s偏振光或p偏振光，m表示第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s为所述s光输出镜4对于s偏振光的反射率，Roc-p为所述p光输出镜5对于p偏振光的反射率；RPi为偏振片对于i方向偏振光的反射率；ki(m)为i方向第m次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；R2为第三个反射镜的反射率；k3为比例因子，
Figure GDA0003811818700000073
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命；
并得出跟激光增益介质1-2工作温度相关的矩阵。也即可以获取不同的工作温度下的多组增益损耗比例因子。例如，测量u个不同工作温度下该装置的第一功率计6-1和第二功率计6-2的值，最终可以得到u×m矩阵或m×u矩形。
上述公式基于激光传输原理以及三能级系统速率方程进行推导，其中三能级系统速率方程为：
Figure GDA0003811818700000074
Figure GDA0003811818700000075
通过本实施例的激光器腔内目标偏振态增益比测定方法，可以实时测定激光器(激光增益模块1与各镜片组成)工作过程中，激光谐振腔内特定方向线偏光偏振态的增益损耗比，并实现控制，用于实现目标偏振激光输出。
下面以几个具体实施例对本发明的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法进行详细说明。
实施例1
本发明实施例的一种单增益激光增益模块激光振荡器腔内目标偏振态增益比测定装置如图3所示，包括激光增益模块1、高反镜2、偏振片3、s光输出镜4、p光输出镜5、测量s偏振光输出功率的第一功率计6-1、测量p偏振光输出功率的第二功率计6-2和处理器7，其中，所述激光增益模块1进一步包括泵浦源1-1和激光增益介质1-2，在本实施例中为波长783nm的侧面泵浦源和110mm长的Tm:YAG晶体激光介质，用于产生2μm波段的偏振激光。本发明中的2μm波段激光是指波长在2μm附近的激光，例如波长范围在1.9μm至2.1μm的激光。本实施例中，产生波长为2.07μm的激光。
如图3所示的，其中，所述高反镜2和偏振片3分别位于激光增益模块1的两侧，所述高反镜2的腔内一侧镀有对于入射其上的激光，包括p偏振光和s偏振光均具有高反射率的膜，所述腔内一侧是指高反镜2朝向激光增益模块1的一侧，s光输出镜4位于偏振片3反射光的光路上，且与所述反射光垂直。所述s光输出镜4的腔内一侧镀有对于入射其上的s偏振光预设透过率的膜，外侧镀有对于所述s偏振光高透过率的膜。p光输出镜5位于偏振片3透射光的光路上，且与所述透射光垂直。所述p光输出镜5的腔内一侧镀有对于入射其上的p偏振光预设透过率的膜，所述预设透过率根据需要设置，外侧镀有对于p偏振光高透过率的膜，所述腔内一侧是指朝向偏振片3的一侧，所述外侧是指远离偏振片3的一侧。
在本实施例中高反是指反射率为大于90％，高透是指透过率为大于90％，所述偏振片3为45°偏振片。通过第一功率计6-1和第二功率计6-2分别测量s偏振光输出功率和p偏振光输出功率，以及设置s光输出镜4对s偏振光的透射率和p光输出镜5对p偏振光的透射率，实现s偏振光和p偏振光之间增益和损耗的匹配，从而实现高功率的偏振激光输出。优选的，所述s光输出镜4对于s偏振光的透过率为4％～20％时，相应的，所述p光输出镜5对于p偏振光的透过率为0.5％～10％；或者，所述s光输出镜4对于s偏振光的透过率为0.5％～10％时，相应的，所述p光输出镜5对于p偏振光的透过率为4％～20％。在该透射范围内可以产生偏振激光。本实施例中，可以选取s光输出镜4对于s偏振光的透光率为4％，相应的p光输出镜5对于p偏振光的透光率为10％；或者选取s光输出镜4对于s偏振光的透光率为20％，相应的p光输出镜5对于p偏振光的透光率为0.5％；或者选取s光输出镜4对于s偏振光的透光率为10％，相应的p光输出镜5对于p偏振光的透光率为5％。
本实施例所述一种单增益激光增益模块激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其工作过程为：
波长为783nm的侧面泵浦源对Tm：YAG激光增益晶体进行泵浦，所述Tm：YAG激光增益晶体受激辐射产生的2.07μm的激光，激光增益模块1出射的光入射45°放置的偏振片3，发生反射和透射，所述反射光为s偏振光，到达s光输出镜4后，部分出射形成s光偏振激光，部分原路返回，在高反镜2、偏振片3和s光输出镜4之间形成谐振；所述透射光为p偏振光，到达p光输出镜5后，部分出射形成p光偏振激光，部分原路返回，在高反镜2、偏振片3和p光输出镜5之间形成谐振；第一功率计6-1和第二功率计6-2分别采集s偏振光和p偏振光输出功率；处理器7获取激光增益介质1-2在设定的工作温度以及泵浦功率Ppump(m)条件下所述第一功率计6-1测量的10个s偏振光输出功率Pout-s(m)和所述第二功率计6-2测量的10个p偏振光输出功率Pout-P(m)，根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
预设公式为：
Figure GDA0003811818700000101
Figure GDA0003811818700000102
并得出跟激光增益介质1-2工作温度相关的矩阵，例如可以测10个不同温度下的功率值，则最终可以得到10×10矩阵。并在处理器7自带的显示屏显示出来，以便于测试人员实时观测；
上式中，i表示s偏振光或p偏振光，m表示第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s为所述s光输出镜(4)对于s偏振光的反射率，Roc-p为所述p光输出镜(5)对于p偏振光的反射率；RPi为偏振片对于i方向偏振光的反射率；ki(m)为i方向第m次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；R2为高反镜(2)的反射率；k3为比例因子，
Figure GDA0003811818700000103
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命。
实施例2
本发明实施例的一种双增益激光振荡器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法如图4所示，包括2个激光增益模块1、高反镜2、偏振片3，s光输出镜4、p光输出镜5、测量s偏振光输出功率的第一功率计6-1、测量p偏振光输出功率的第二功率计6-2和处理器7，其中，所述激光增益模块1进一步包括泵浦源1-1和激光增益介质1-2，在本实施例中为784nm的侧面泵浦源和2个90mm长的Tm:YAG晶体激光。所述偏振片3为55.6度偏振片。
本实施例中，可以选取s光输出镜4对于s偏振光的透光率为10％，相应的p光输出镜5对于p偏振光的透光率为4％；或者选取s光输出镜4对于s偏振光的透光率为0.5％，相应的p光输出镜5对于p偏振光的透光率为20％；或者选取s光输出镜4对于s偏振光的透光率为5％，相应的p光输出镜5对于p偏振光的透光率为10％。
其他未描述组件同实施例1，在此不再赘述。
本实施例所述一种双增益激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其工作过程为：
激光增益模块1出射的光入射到与光轴程55.6°放置的偏振片3，发生反射和透射，其他步骤同实施例1，在此不再赘述。
实施例3
本发明实施例的一种双增益激光增益模块激光放大器腔内目标偏振态增益比测定装置如图5所示，包括两个激光增益模块1、高反镜2、偏振片3、测量s偏振光输出功率的第一功率计6-1、测量p偏振光输出功率的第二功率计6-2、处理器7和种子光输出镜8，其中，所述激光增益模块1进一步包括泵浦源1-1和激光增益介质1-2，在本实施例中为波长为785nm的侧面泵浦源和110mm长的Tm:YAG晶体激光。
如图5所示的，其中，左侧的激光增益模块1作为激光种子源，所述高反镜2位于激光增益模块1的左侧，其腔内一侧镀有对于入射其上的激光具有高反射率的膜，所述腔内一侧是指高反镜2朝向激光增益模块1的一侧。偏振片3位于右侧激光增益模块1的右侧，与激光光轴程45度角放置。种子光输出镜8位于两个激光增益模块1之间，且与光路垂直放置，其朝向高反镜2的一侧镀有对于入射其上的激光预设透过率的膜，另一侧镀有对于激光高透过率的膜。
本实施例中，所述输出镜8朝向高反镜2的一侧镀有对2μm的激光20％透过率的膜，另一侧镀有对2.02μm的激光大于99％透过率的膜。45度偏振片实现p偏振光和s偏偏振光的高功率放大输出。
本实施例所述一种单增益激光增益模块激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其工作过程为：
波长为785nm的侧面泵浦源对Tm：YAG激光增益晶体进行泵浦，所述Tm：YAG激光增益晶体受激辐射产生的2.02μm的激光，经反射镜2和输出镜8形成种子激光，种子激光经过右侧的激光增益模块1放大后入射到45°放置的偏振片3，发生反射和透射，所述反射光为s偏振光，所述透射光为p偏振光；第一功率计6-1和第二功率计6-2分别采集s偏振光和p偏振光输出功率数据；处理器7获取激光增益介质1-2在设定的工作温度以及泵浦功率Ppump(m)条件下所述第一功率计6-1测量的8个s偏振光输出功率Pout-s(m)和所述第二功率计6-2测量的8个p偏振光输出功率Pout-P(m)，
根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
预设公式为：
Figure GDA0003811818700000121
Figure GDA0003811818700000122
并得出跟激光增益介质1-2工作温度相关的矩阵，例如可以测10个不同温度下的功率值，则最终可以得到10×8矩阵或8×10矩阵。并在处理器7自带的显示屏显示出来，以便于测试人员实时观测；
其中，i表示s偏振光或p偏振光，m表示第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s在本实施例中为0，Roc-p在本实施例中为0；RPi为偏振片对于i方向偏振光的反射率；ki(m)为i方向第m次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；R2为高反镜2的反射率；k3为比例因子，
Figure GDA0003811818700000123
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命；
在上述几个实施例中，激光增益模块1还可以采用端泵激光头，产生的可以为2μm、2.09μm波长的激光，其工作原理与上述几个实施例类似，在此不再赘述。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，用于测量激光增益模块(1)产生激光的偏振态增益比，所述装置包括：
高反镜(2)、偏振片(3)、s光输出镜(4)、p光输出镜(5)和功率计，所述功率计包括第一功率计(6-1)和第二功率计(6-2)；
其中所述高反镜(2)、激光增益模块(1)、偏振片(3)依次放置；所述s光输出镜(4)放置在所述偏振片(3)反射光s偏振光的光路上，使s偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使s偏振光部分透射形成激光输出；沿s偏振光出射光路方向，所述第一功率计(6-1)放置在所述s光输出镜(4)之后；所述p光输出镜(5)放置在所述偏振片(3)透射光p偏振光的光路上，使p偏振光部分垂直反射按原光路返回形成谐振，同时使p偏振光部分透射形成激光输出；沿p偏振光出射光路方向，所述第二功率计(6-2)放置在所述p光输出镜(5)之后；
所述装置还包括处理器(7)，用于接收在激光增益介质(1-2)的设定工作温度以及泵浦功率Ppump(m)条件下所述第一功率计(6-1)测量的s偏振光输出功率Pout-s(m)和所述第二功率计(6-2)测量的p偏振光输出功率Pout-P(m)，并根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
所述预设公式为：
Figure FDA0003845445040000011
Figure FDA0003845445040000012
其中，i表示s光或p光，m为第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s为所述s光输出镜(4)对于s偏振光的反射率，Roc-p为所述p光输出镜(5)对于p偏振光的反射率；RPi为偏振片对于i方向偏振光的反射率；ki(m)为i方向第m次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；R2为高反镜(2)的反射率；k3为比例因子，
Figure FDA0003845445040000021
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命；
得出跟激光增益介质(1-2)工作温度相关的矩阵。
2.根据权利要求1所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，所述激光增益模块(1)的激光 增益介质(1-2)为Tm:YAG晶体，且输出预设波长的激光。
3.根据权利要求2所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，所述预设波长的激光为2μm波段的激光；
所述高反镜(2)的腔内一侧镀对于2μm波段的s偏振光、对于2μm波段的p偏振光均高反射率的膜；所述s光输出镜(4)的腔内一侧镀对于2μm波段的s偏振光部分透过率的膜、另一侧镀对于2μm波段的s偏振光高透过率的膜；所述p光输出镜(5)的腔内一侧镀对于2μm波段的p偏振光部分透过率的膜、另一侧镀对于2μm波段的p偏振光高透过率的膜。
4.根据权利要求3所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，所述s光输出镜(4)对于2μm波段的s偏振光透过率为4％～20％；所述p光输出镜(5)对于2μm波段的p偏振光透过率为0.5％～10％；
或者，所述s光输出镜(4)对于2μm波段的s偏振光透过率为0.5％～10％；所述p光输出镜(5)对于2μm波段的p偏振光透过率为4％～20％。
5.根据权利要求2所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，所述激光增益模块(1)为侧泵激光头，利用波长在780nm～790nm的半导体激光器放置在激光增益介质(1-2)侧面进行泵浦，从而产生受激辐射和激光谐振。
6.根据权利要求2所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，所述激光增益模块(1)为端泵激光头，利用波长780nm～790nm的半导体激光器放置在激光增益介质(1-2)的端面进行泵浦，从而产生受激辐射和激光谐振。
7.根据权利要求2所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置，其特征在于，所述偏振片(3)为45度偏振片，或所述偏振片(3)为55.6度偏振片。
8.一种激光器腔内目标偏振态增益比测量方法，其特征在于，利用权利要求1所述的激光器腔内目标偏振态增益比测定装置对激光增益模块(1)产生激光的偏振态增益比进行测量，所述方法包括：
在激光增益介质(1-2)的设定工作温度以及泵浦功率Ppump(m)条件下，通过所述第一功率计(6-1)测量s偏振光输出功率Pout-s(m)，通过所述第二功率计(6-2)测量p偏振光输出功率Pout-P(m)，
根据预设公式得出激光的s和p方向的增益损耗比例因子；
所述预设公式为：
Figure FDA0003845445040000031
Figure FDA0003845445040000032
其中，i表示s偏振光或p偏振光，m表示第m次测量，m为大于等于1的整数，η为泵浦光利用效率，Roc-s为所述s光输出镜(4)对于s偏振光的反射率，Roc-p为所述p光输出镜(5)对于p偏振光的反射率；RPi为偏振片对于i方向偏振光的反射率；ki(m)为i方向第m次测量的增益损耗比例因子；α0是材料吸收系数；Lcrystal为晶体长度；R2为高反镜(2)的反射率；k3为比例因子，
Figure FDA0003845445040000033
其中，wp为泵浦速率，τ21为能级寿命；
得出跟激光增益介质(1-2)工作温度相关的矩阵。
CN202110561562.3A 2021-05-22 2021-05-22 一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法 Active CN113310668B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110561562.3A CN113310668B (zh) 2021-05-22 2021-05-22 一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110561562.3A CN113310668B (zh) 2021-05-22 2021-05-22 一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113310668A CN113310668A (zh) 2021-08-27
CN113310668B true CN113310668B (zh) 2022-12-06

Family

ID=77374275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110561562.3A Active CN113310668B (zh) 2021-05-22 2021-05-22 一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113310668B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240895A (ja) * 1992-03-02 1993-09-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路の電界測定装置
JP2001257398A (ja) * 2000-03-10 2001-09-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The 固体レーザ発振器
CN101335424A (zh) * 2008-07-11 2008-12-31 华中科技大学 偏振耦合的并联式调q固体激光器
CN103887698A (zh) * 2014-03-12 2014-06-25 华侨大学 一种高效的单泵源双端对称式泵浦激光器
CN205691317U (zh) * 2016-05-18 2016-11-16 昂纳信息技术（深圳）有限公司 半导体激光器偏振测试装置
CN106597414A (zh) * 2016-10-18 2017-04-26 浙江大学 一种定标偏振激光雷达增益比的方法
CN107565355A (zh) * 2017-09-20 2018-01-09 长春理工大学 可实现谐振腔主动多程增益控制的激光器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110265863B (zh) * 2018-03-12 2020-09-01 中国科学院大连化学物理研究所 一种腔内反斯托克斯拉曼激光器以及受激拉曼蓝移波长最大化输出方法
CN110165532B (zh) * 2019-05-24 2020-05-12 长春理工大学 通过增益补偿提高双波长激光效率的激光器及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05240895A (ja) * 1992-03-02 1993-09-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路の電界測定装置
JP2001257398A (ja) * 2000-03-10 2001-09-21 Tokyo Electric Power Co Inc:The 固体レーザ発振器
CN101335424A (zh) * 2008-07-11 2008-12-31 华中科技大学 偏振耦合的并联式调q固体激光器
CN103887698A (zh) * 2014-03-12 2014-06-25 华侨大学 一种高效的单泵源双端对称式泵浦激光器
CN205691317U (zh) * 2016-05-18 2016-11-16 昂纳信息技术（深圳）有限公司 半导体激光器偏振测试装置
CN106597414A (zh) * 2016-10-18 2017-04-26 浙江大学 一种定标偏振激光雷达增益比的方法
CN107565355A (zh) * 2017-09-20 2018-01-09 长春理工大学 可实现谐振腔主动多程增益控制的激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LD泵浦微型全固态绿光激光器偏振态研究;顾文华等;《激光与红外》;20000430(第02期);全文 *
LD泵浦的绿激光器偏振特性研究;郑权等;《激光杂志》;20010831;第22卷(第04期);正文第1-2页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113310668A (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120039345A1 (en) Passively mode-locked picosecond laser device
US20060078019A1 (en) Solid state laser insensitive to temperature changes
JP2007012981A (ja) 光学素子の内部全反射面に高反射コーティングを施したレーザ装置
CN110571639B (zh) 一种种子光注入的纳秒脉冲窄线宽光学参量振荡器
CN110895239B (zh) 一种测量激光增益晶体内激发态吸收热负荷的装置和方法
JP2000031575A (ja) Ｌｄモジュール
WO2007097177A1 (ja) 波長変換装置及び画像表示装置
CN113310668B (zh) 一种激光器腔内目标偏振态增益比测定装置及方法
CN113206429A (zh) 一种小型化固体激光器
CN110865053B (zh) 测量激光增益晶体内能量传输上转换热负荷的装置及方法
JP2005101504A (ja) レーザ装置
JP2011523198A (ja) 緑色光源生成装置およびそれを用いたレーザプロジェクションディスプレイを備える携帯用電子機器
CN102916327A (zh) 一种全反射式板条激光放大器
EP1717916A2 (en) Laser oscillation device
CN113310905B (zh) 一种高功率激光腔内热应力测量装置及方法
CN113314935B (zh) 一种高功率偏振激光装置
CN111384659B (zh) 激光器的谐振组件、激光器以及谐振组件的调试方法
CN113363801B (zh) 一种高效率中远红外激光装置
CN114552355B (zh) 一种偏振分离复合腔钬激光器
KR950002068B1 (ko) 제2고조파 발생방법 및 그 장치
JPH1154820A (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ及びそれを用いた光学装置
Wei et al. Achievement of an efficient 1053 nm Nd: YLF polarized laser based on different thermal lensing effects
CN213125046U (zh) 一种八通双端泵浦固体激光放大器
CN113314934B (zh) 一种输出耦合率连续可调的激光装置
CN215989627U (zh) 一种小型化固体激光器

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
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 29 East Zhongguancun Road, Haidian District, Beijing 100190

Applicant after: TECHNICAL INSTITUTE OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF THE CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Applicant after: Qilu Zhongke Institute of optical physics and Engineering Technology

Address before: No. 29 East Zhongguancun Road, Haidian District, Beijing 100190

Applicant before: TECHNICAL INSTITUTE OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF THE CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Applicant before: Advanced laser Research Institute Institute of physical and chemical technology Chinese Academy of Sciences (Jinan)

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant