CN118249181B - 激光振荡器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及激光技术领域，具体涉及一种激光振荡器，包括谐振腔；光源模块，设置于所述谐振腔内，所述光源模块被配置为可输出第一光束，所述第一光束中包括椭圆偏振光；四分之一波片，设置于所述谐振腔内，且沿所述光源模块的光轴方向设置在所述光源模块的一侧，且所述四分之一波片与所述光轴垂直，所述四分之一波片被配置为将所述第一光束中的椭圆偏振光转换为目标类型的偏振光，形成第二光束。本申请提供的激光振荡器，能够不受晶体的理化性质限制实现对增益介质的大功率泵浦，且无需特殊选择各向同性晶体的晶向，以及提高激光的产出效率。

Description

激光振荡器

技术领域

本方案涉及激光技术领域，具体涉及一种激光振荡器。

背景技术

目前，激光在生活的方方面面中均有很大的用处，包括加工物品和信息检测等。产生激光的激光振荡器一般包括：谐振腔、增益介质和泵浦源。在需要输出线偏振激光的情况下，使用各向异性晶体做为增益介质，就能够直接输出线偏振激光。但是，在需要获得大功率线偏振激光的情况下，需要对各向异性晶体进行大功率泵浦，由于各向异性晶体的理化性质限制，会导致各向异性晶体炸裂损坏。

为了减少输出大功率线偏振激光受晶体的理化性质的影响程度，选择使用特殊晶向的各向同性晶体输出线偏振激光。但是，需要选择各向同性晶体的特殊晶向，才能实现输出线偏振激光，选择晶向的过程较为繁琐。

相关技术中，为了减少选择各向同性晶体的晶向过程的繁琐度，直接选择普通晶向的各向同性晶体作为增益介质，且在谐振腔内设置检偏器，使各向同性晶体受泵浦后输出的光线能够穿过检偏器。以使用检偏器滤除不符合需求偏振方向的光子，并将符合需求偏振方向的光子输出，实现直接输出线偏振激光。

在实现相关技术的过程中，发现相关技术至少存在以下问题：

在谐振腔内设置起偏器的情况下，不符合需求偏振方向的光子会从检偏器输出，造成光子从谐振腔中泄露。一方面光子泄露容易引起谐振腔饱和，另一方面导致光的转化效率下降，进而导致激光的产出效率低。

发明内容

本申请提供的激光振荡器，能够不受晶体的理化性质限制实现对增益介质的大功率泵浦，且无需特殊选择各向同性晶体的晶向，以及提高激光的产出效率。

在一些实施例中，提供了一种激光振荡器，包括：谐振腔；光源模块，设置于谐振腔内，光源模块被配置为可输出第一光束，第一光束中包括椭圆偏振光；四分之一波片，设置于谐振腔内，且沿光源模块的光轴方向设置在光源模块的一侧，且四分之一波片与光轴垂直，四分之一波片被配置为将第一光束中的椭圆偏振光转换为目标类型的偏振光，形成第二光束。

本公开实施例提供的一种激光振荡器，通过设置四分之一波片，使用四分之一波片调整第一光束内光的S光分量与P光分量的大小，实现将第一光束中的椭圆偏振光转化为目标类型的偏振光，进而形成第二光束。由此，通过四分之一波片可实现将光源模块输出的第一光束转化为第二光束，得到目标类型的偏振光，进而得到目标类型的偏振激光。这样，无需设置检偏器即可实现产生与输出线偏振光等目标类型的偏振光，减少使用检偏器将光源组件生成的不符合需求的光滤除，造成激光的转化效率低的问题，以提高激光的产出效率。

可选的，光源模块包括：沿光轴方向依次设置的第一侧泵模块、旋光器和第二侧泵模块；第一侧泵模块被配置为可输出第一子光束；第二侧泵模块被配置为可输出第二子光束；旋光器被配置为对第二子光束的偏振态旋转后，输出至第一侧泵模块，使第一子光束与偏振态旋转后的第二子光束耦合形成第一光束并输出。

在该实施例中，第一侧泵模块中的增益介质与第二侧泵模块中的增益介质相互成像，通过在第一侧泵模块和第二侧泵模块之间设置旋光器，使两个增益介质中光场的径向（P光分量方向）和切向（S光分量方向）分量相互调换，这样在两个增益介质中的径向和切向分量之间会引入相反的相位差，从而实现对热致双折射效应的补偿。

可选的，第一侧泵模块和第二侧泵模块均为各向同性增益介质侧泵模块。

在该实施例中，通过设置各向同性增益介质侧泵模块，以实现使用普通晶向的各向同性晶体输出目标类型的偏振光，减少选择特殊晶向的复杂过程。

可选的，旋光器包括90°旋光器。

在该实施例中，通过设置90°旋光器，以将第一侧泵模块输出的第一子光束与第二侧泵模块输出的第二子光束的径向和切向分量之间引入相反的相位差，从而实现对热致双折射效应的补偿，减少热致双折射效应带来的对第一光束的影响问题。

可选的，目标类型的偏振光包括线偏振光；激光振荡器还包括：滤光件，沿光轴方向，滤光件与四分之一波片分设在光源模块相对的两侧，使第二光束途径光源模块后，穿过滤光件；滤光件被配置为可透射线偏振光。

在该实施例中，通过设置滤光件，以实现使用滤光件透射线偏振光，进而使谐振腔能够输出线偏振光，以得到目标类型的偏振光。

可选的，滤光件包括布儒斯特偏振片。

在该实施例中，通过设置布儒斯特偏振片，以透射线偏振光，即透射第二光束中符合目标偏振方向的光，以输出线偏振激光。且实现滤除第二光束中不符合目标偏振方向的光，减少不符合目标偏振方向的偏振光被谐振腔输出，提高谐振腔输出的激光光束质量。并且，可以通过检测滤光件滤除第二光束中不符合目标偏振方向的光的量，确定四分之一波片对第一光束内椭圆偏振光的转换效果，以便于调整四分之一波片，改善对第一光束内椭圆偏振光转换效果。

可选的，目标类型的偏振光包括圆偏振光；激光振荡器还包括：偏振分光棱镜，沿光轴方向，偏振分光棱镜设置于谐振腔的出光口，偏振分光棱镜被配置为可将谐振腔输出的第二光束拆解为两个正交的偏振光分量。

在该实施例中，通过设置偏振分光棱镜，以使用偏振分光棱镜将第二光束拆解为两个正交的偏振光分量，即为将第二光束拆解为S光分量与P光分量，通过比较S光分量与P光分量的大小，验证第二光束是否为圆偏振光。以便于根据S光分量与P光分量的大小，调节四分之一波片的角度，进而改变S光分量与P光分量的大小，使第二光束为圆偏振光。

可选的，激光振荡器还包括：Q开关组件，包括第一Q开关和第二Q开关，且第一Q开关与第二Q开关正交设置；Q开关组件被配置为可调制第二光束。

在该实施例中，通过设置Q开关组件，以对第二光束进行调制后，形成能够脉冲输出的激光，提高激光振荡器的实用性。具体地，通过设置正交设置的第一Q开关与第二Q开关，以增加设置Q开关带来的消光比，进而增加谐振腔内的光损耗，提高脉冲激光的输出效率。

可选地，谐振腔包括：沿光轴方向依次设置的反射镜和输出镜。反射镜被配置为可反射第二光束。输出镜被配置为可部分透射与部分反射第二光束。其中，沿所述光轴方向，反射镜、四分之一波片、光源模块和输出镜依次设置。

在该实施例中，通过设置反射镜和输出镜，以形成谐振腔，供第二光束在反射镜和输出镜之间振荡，以形成激光。并且，通过输出镜输出部分第二光束，以输出激光。

可选的，激光振荡器还包括：第一透膜，设置于输出镜的进光侧；第二透膜，第二透膜分别设置于四分之一波片的两侧以及光源模块中至少一个器件；第二透膜的透射率大于第一透膜的透射率。

在该实施例中，通过在输出镜的进光侧设置第一透膜，且限制第一透膜的透射率，以使输出镜实现透射第二光束中的部分光，以及反射第二光束中剩余部分的光。通过在四分之一波片的两侧以及所述光源模块中至少一个器件设置第二透膜，以提高四分之一波片以及光源模块中至少一个器件的透光度，减少第一光束和第二光束在穿过四分之一波片以及光源模块时产生的光损耗量，提高激光转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的采用各向异性晶体或特殊晶向的各向同性晶体作为增益介质的谐振腔的相关技术的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的在谐振腔内设置检偏器的相关技术的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的激光振荡器的结构示意图；

图4为本公开实施例提供的激光振荡器设置滤光件的结构示意图；

图5为本公开实施例提供的激光振荡器设置偏振分光棱镜的结构示意图；

图6为本公开实施例提供的一个激光振荡器设置Q开关组件的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的另一个激光振荡器设置Q开关组件的结构示意图；

图8为本公开实施例提供的另一个激光振荡器设置Q开关组件的结构示意图；

图9为本公开实施例提供的一个激光振荡器设置非线性结构模块的结构示意图；

图10为本公开实施例提供的本申请与相关技术的功率示意图；

图11为本公开实施例提供的本申请基频光与倍频光的功率示意图。

附图标记：

101、反光镜；102、输光镜；103、增益介质；104、泵浦源；105、检偏器；

201、反射镜；202、输出镜；

30、光源模块；301、第一侧泵模块；302、旋光器；303、第二侧泵模块；

40、四分之一波片；

50、滤光件；

60、偏振分光棱镜；

701、第一Q开关；702、第二Q开关；

801、第一透膜；

90、非线性模块；901、聚焦镜；902、变频晶体；903、准直镜；904、分色镜。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其他实施例，都属于本申请的保护范围。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本申请中，“上”、“下”、“内”、“外”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

为便于对申请的技术方案进行理解，以下首先对本申请所解决的技术问题进行说明。

具体地，相关技术中激光振荡器至少包括谐振腔、增益介质和泵浦源。在谐振腔中，增益介质受到泵浦源的泵浦后，增益介质中的原子或分子会跃迁到高能态，并在回到低能态时释放出光子，从而形成激光。而增益介质发出的光子在谐振腔内的运动为偏振运动，偏振运动的光子具有两个正交方向上的光分量，根据光的入射平面区分为垂直偏振光（以下简称S光分量）和平行偏振光（以下简称P光分量）。在S光分量与P光分量相等的情况下，光子的运动为圆偏振，进而形成圆偏振光。在只有S光分量或只有P光分量的情况下，光子的运动为线偏振，进而形成线偏振光。在S光分量与P光分量不等的情况下，光子的运动为椭圆偏振，进而形成椭圆偏振光。

为了输出线偏振光，往往有三种实现方式，包括采用各向异性晶体作为增益介质，或者采用特殊晶向的各向同性晶体作为增益介质，或者在谐振腔内设置检偏器。以下为分别对前述三种实现方式的具体介绍。

结合图1所示，具体为采用各向异性晶体作为增益介质103的谐振腔，产生并输出线偏振激光。图1中增益介质103为各向异性晶体。在该方案中，激光振荡器包括谐振腔（包括反光镜101和输光镜102）、增益介质103和泵浦源104。各向异性晶体受到泵浦后，能够直接输出线偏振激光。在想要输出大功率的线偏振激光的情况下，需要对各向异性晶体进行大功率泵浦。但是，由于各向异性晶体的理化性质（包括热导率与结构强度）限制，各向异性晶体在受到大功率泵浦的情况下，会出现晶体破裂的问题，由此，采用各向异性晶体作为增益介质的谐振腔不能输出大功率线偏振激光。

示例性地，采用各向异性晶体：掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）晶体作为增益介质103的谐振腔中，由于Nd:YVO4晶体是四方晶系，光学各向异性，偏振方向与晶体的晶轴相关，例如沿着a轴或b轴切割后，就可以使用切割后的Nd:YVO4晶体直接输出线偏振光。由此，输出线偏振激光仅需要谐振腔、增益介质103和泵浦源104。但是，由于钒酸钇（YVO4）晶体的热导率与结构强度限制，进行大功率泵浦会导致YVO4晶体炸裂，进而采用掺钕钒酸钇（Nd:YVO4）晶体作为增益介质103的谐振腔无法输出大功率激光。

结合图1所示，本申请介绍的第二个相关技术中增益介质103为特殊晶向的各向同性晶体，具体为采用特殊晶向的各向同性晶体作为增益介质103的谐振腔，产生并输出线偏振激光。在该方案中，激光振荡器包括谐振腔（包括反光镜101和输光镜102）、增益介质103和泵浦源104。由于各向同性晶体的各方向上的物理性质相同，而只有在特殊晶向的情况下，才能直接输出线偏振激光，由此，需要选择采用特殊晶向的各向同性晶体，实现输出线偏振激光。但是，选择特殊晶向的过程较为复杂。

示例性地，特殊晶向的各向同性晶体包括[100]晶向的Nd:YAG晶体。

结合图2所示，图2中结构为本申请介绍的第三个相关技术，具体为采用普通的各向同性晶体作为增益介质103的谐振腔，产生并输出线偏振激光，需要直接在谐振腔内设置检偏器105。在该方案中，激光振荡器包括谐振腔（包括反光镜101和输光镜102）、增益介质103、泵浦源104和检偏器105。以通过检偏器105滤除不满足偏振方向需求的光，使不满足偏振方向需求的光（由图2中箭头M示例性的表示）直接由检偏器105的上方输出，将满足偏振方向需求的光（由图2中箭头N示例性的表示）由输光镜102的右侧输出，进而实现输出线偏振激光。但是这样，由检偏器105的上方输出的光会引起谐振腔饱和，并且由于部分光被泄露浪费导致光的转化效率下降，进而导致线偏振激光的产出效率低。

综上所述，输出线偏振激光的相关技术对应的技术问题为，在采用使用各向异性晶体作为增益介质的方案中，受晶体的理化性质影响，无法进行大功率泵浦，无法输出大功率线偏振激光。在采用使用各向同性晶体作为增益介质的方案中，需要特殊选择晶向才能输出线偏振激光，选择特殊晶向的过程复杂。在直接在谐振腔内设置检偏器的方案中，会有部分光泄露浪费，导致谐振腔饱和，且激光的转化效率低，进而导致激光的产出效率低。

本公开实施例提供的激光振荡器，能够不受晶体的理化性质限制实现对增益介质的大功率泵浦，且无需特殊选择各向同性晶体的晶向，以及提高激光的产出效率。以下为本公开实施例的具体说明。

结合图3至图8所示，本公开实施例提供了一种激光振荡器，包括：谐振腔、光源模块30和四分之一波片40。光源模块30设置于谐振腔内，光源模块30被配置为可输出第一光束，第一光束中包括椭圆偏振光。四分之一波片40设置于谐振腔内，且沿光源模块30的光轴方向设置在光源模块30的一侧，且四分之一波片40与光轴垂直，四分之一波片40被配置为将第一光束中的椭圆偏振光转换为目标类型的偏振光，形成第二光束。

本公开实施例提供的一种激光振荡器，通过设置四分之一波片40，使用四分之一波片40调整第一光束内光的S光分量与P光分量的大小，实现将第一光束中的椭圆偏振光转化为目标类型的偏振光，进而形成第二光束。由此，通过四分之一波片40可实现将光源模块30输出的第一光束转化为第二光束，得到目标类型的偏振光，进而得到目标类型的偏振激光。这样，无需设置检偏器即可实现产生与输出线偏振光等目标类型的偏振光，减少使用检偏器将光源组件生成的不符合需求的光滤除，造成激光的转化效率低的问题，以提高激光的产出效率。

具体地，可以通过转动四分之一波片40实现调整第二光束的S光分量与P光分量的大小，以改变第二光束内光的偏振类型，进而形成目标类型的偏振光。

示例性地，结合图3所示，光源模块30输出的第一光束沿光轴方向输出至四分之一波片40，经四分之一波片40转换后，椭圆偏振光（图3中示意性的标出S光分量小于P光分量，也可以为S光分量大于P光分量）转化为圆偏振光（S光分量与P光分量相等，图3中示意性标出）或线偏振光（只有S光分量或只有P光分量，图3中未示出）等目标类型的偏振光。进一步地，第二光束在谐振腔内振荡以形成激光，进而由谐振腔输出目标类型的偏振激光。

可选的，结合图3至图8所示，光源模块30包括：沿光轴方向依次设置的第一侧泵模块301、旋光器302和第二侧泵模块303。第一侧泵模块301被配置为可输出第一子光束。第二侧泵模块303被配置为可输出第二子光束。旋光器302被配置为对第二子光束的偏振态旋转后，输出至第一侧泵模块301，使第一子光束与偏振态旋转后的第二子光束耦合形成第一光束并输出。

在该实施例中，第一侧泵模块301中的增益介质与第二侧泵模块303中的增益介质相互成像，通过在第一侧泵模块301和第二侧泵模块303之间设置旋光器302，使两个增益介质中光场的径向（P光分量方向）和切向（S光分量方向）分量相互调换，这样在两个增益介质中的径向和切向分量之间会引入相反的相位差，从而实现对热致双折射效应的补偿。

具体地，热致双折射效应会破坏激光的线偏振特性，进而降低输出激光的脉冲能量，破坏光束质量，限制激光振荡器的连续运行时间。

示例性地，结合图3至图8所示，第二侧泵模块303输出的第二子光束的偏振态受到旋光器302的旋转后，第二子光束的径向和切向分量互相调换，偏振态旋转后的第二子光束进入第一侧泵模块301后，与第一侧泵模块301输出的第一子光束耦合。而第一子光束的径向和切向分量未被调换，所以第一子光束与第二子光束的径向和切向分量之间会引入相反的相位差，从而实现对热致双折射效应的补偿，减少热致双折射效应带来的对第一光束的影响问题。

可选地，第一侧泵模块301和第二侧泵模块303均为各向同性增益介质侧泵模块。

在该实施例中，通过设置各向同性增益介质侧泵模块，以实现使用普通晶向的各向同性晶体输出目标类型的偏振光，减少选择特殊晶向的复杂过程。

具体地，本公开实施例中光源模块30包括增益介质和泵浦源，本方案采用的增益介质为无需特殊选择晶向的各向同性晶体，减少选择晶向的复杂过程。并且，各向同性晶体能够接受泵浦源的大功率泵浦，以实现输出大功率的目标类型的偏振激光。

示例性地，各向同性增益介质侧泵模块为YAG测泵模块，即侧泵模块中包括增益介质和泵浦源，本方案采用的增益介质为YAG晶体。

具体地，若想要获得大能量低重频纳秒脉冲输出，则控制泵浦源的泵浦时长达到增益介质中掺杂的离子的荧光寿命，此时激光振荡器出射的调Q脉冲能量达到最大，实现大能量低重频纳秒脉冲输出。

具体地，为了获得高重频纳秒脉冲输出，采用调整激光振荡器的工作频率的手段。但不同的增益介质所需的工作频率不同。

示例性地，在各向同性增益介质侧泵模块的增益介质为Nd:YAG的情况下，调整激光振荡器的工作频率为5至70kHz，以获得高重频纳秒脉冲输出。优选的工作频率范围为5至20kHz，以使激光振荡器维持较高的输出功率。

示例性地，在各向同性增益介质侧泵模块的增益介质为Nd:YVO4的情况下，调整激光振荡器的工作频率为20至500kHz，以获得高重频纳秒脉冲输出。优选的工作频率范围为20至250kHz，以使激光振荡器维持较高的输出功率。

可选地，旋光器302包括90°旋光器。

在该实施例中，通过设置90°旋光器，以将第一侧泵模块301输出的第一子光束与第二侧泵模块303输出的第二子光束的径向和切向分量之间引入相反的相位差，从而实现对热致双折射效应的补偿，减少热致双折射效应带来的对第一光束的影响问题。

具体地，90°旋光器为90°石英旋光器。

具体地，沿光轴方向上，第一侧泵模块301、90°旋光器和第二侧泵模块303依次设置。

可选地，结合图4和图7所示，目标类型的偏振光包括线偏振光。激光振荡器还包括：滤光件50。沿光轴方向，滤光件50与四分之一波片40分设在光源模块30相对的两侧，使第二光束途径光源模块30后，穿过滤光件50。滤光件50被配置为可透射线偏振光。

在该实施例中，通过设置滤光件50，以实现使用滤光件50透射线偏振光，进而使谐振腔能够输出线偏振光，以得到目标类型的偏振光。

具体地，滤光件50还被配置为滤除非线偏振光，以将第二光束内可能存在的非线偏振光滤除，减少谐振腔输出的激光中存在非线偏振光的问题。并且，可以通过检测滤光件50滤除的非线偏振光的量，判断四分之一波片40对第一光束中椭圆偏振光的转化效果，进而便于调整四分之一波片40，减少第二光束内非线偏振光的量。

示例性地，结合图4所示，以需求的线偏振光为P光分量方向的线偏振光为例，四分之一波片40将光源模块30输出的第一光束中的椭圆偏振光（图4中示意性的标出S光分量小于P光分量，也可以为S光分量大于P光分量）转化为线偏振光（图4中示意性的标出只有P光分量，也可以为只有S光分量）。并且，若第二光束中仍存在S光分量，则滤光件50会将S光分量滤除，标注于滤光件50左侧的箭头S表示第二光束中被滤光件50滤除的S光。由此可见，通过四分之一波片40转换光的偏振方向，能够减少被滤除的光量，提高透射过滤光件50的光量，进而提高激光的产出效率。

可以理解的是，在需求的线偏振光为S光分量方向的线偏振光为例，只需调整滤光件50，使滤光件50能够透射S光分量的线偏振光，同时滤除P光分量方向的线偏振光即可，本申请在此不再赘述。

具体地，线偏振光包括S光分量方向上的线偏振光和P光分量方向上的线偏振光，可以通过调整滤光件50，使透射过滤光件50的第二光束中均需求的线偏振光。示例性地，在需求的线偏振光为P光分量方向上的线偏振光的情况下，对应的滤光件50的滤光条应该竖直方向设置。需求的线偏振光为P光分量方向上的线偏振光的情况下，对应的滤光件50的滤光条应该水平方向设置。在检测到滤光件50存在滤除的光的情况下，转动调整四分之一波片40，以调整第一光束内光的偏振类型，减少第二光束内非目标类型的偏振光，以使谐振腔输出的激光为需求的线偏振激光。

示例性地，在需求的线偏振光为S光分量方向上的线偏振光的情况下，光源模块30输出的第一光束输出至四分之一波片40后，第一光束内的椭圆偏振光被转换为S光分量方向上的线偏振光，形成第二光束。在第二光束被谐振腔反射后，沿光轴方向输出至滤光件50。若第二光束内的光均为S光分量方向上的线偏振光，则均能够通过滤光件50。若第二光束内的光存在非S光分量方向上的光（包括椭圆偏振光的P光分量方向上的光和/或圆偏振光的P光分量方向上的光），则非S光分量方向上的光被滤光件50滤除，进而使谐振腔输出的激光均为S光分量方向上的线偏振激光。

示例性地，在需求的线偏振光为P光分量方向上的线偏振光的情况下，光源模块30输出的第一光束输出至四分之一波片40后，第一光束内的椭圆偏振光被转换为P光分量方向上的线偏振光，形成第二光束。在第二光束被谐振腔反射后，沿光轴方向输出至滤光件50。若第二光束内的光均为P光分量方向上的线偏振光，则均能够通过滤光件50。若第二光束内的光存在非P光分量方向上的光（包括椭圆偏振光的S光分量方向上的光和/或圆偏振光的S光分量方向上的光），则非P光分量方向上的光被滤光件50滤除，进而使谐振腔输出的激光均为P光分量方向上的线偏振激光。

可选地，滤光件50包括布儒斯特偏振片。

在该实施例中，通过设置布儒斯特偏振片，以透射线偏振光，即透射第二光束中符合目标偏振方向的光，以输出线偏振激光。且实现滤除第二光束中不符合目标偏振方向的光，减少不符合目标偏振方向的偏振光被谐振腔输出，提高谐振腔输出的激光光束质量。并且，可以通过检测滤光件50滤除第二光束中不符合目标偏振方向的光的量，确定四分之一波片40对第一光束内椭圆偏振光的转换效果，以便于调整四分之一波片40，改善对第一光束内椭圆偏振光转换效果。

具体地，可以通过调整布儒斯特偏振片，以使布儒斯特偏振片能够透射的光对应于目标的线偏振光。

可选地，结合图5和图8所示，目标类型的偏振光包括圆偏振光。激光振荡器还包括：偏振分光棱镜60。沿所述光轴方向，偏振分光棱镜60设置于谐振腔的出光口，偏振分光棱镜60被配置为可将谐振腔输出的第二光束拆解为两个正交的偏振光分量。

在该实施例中，通过设置偏振分光棱镜60，以使用偏振分光棱镜60将第二光束拆解为两个正交的偏振光分量，即为将第二光束拆解为S光分量与P光分量，通过比较S光分量与P光分量的大小，验证第二光束是否为圆偏振光。以便于根据S光分量与P光分量的大小，调节四分之一波片40的角度，进而改变S光分量与P光分量的大小，使第二光束为圆偏振光。

示例性地，结合图5所示，第二光束被谐振腔输出后，第二光束中的圆偏振光经偏振分光棱镜60拆解为两个正交方向的偏振光分量，分别为S光分量（图5中用箭头S表示）与P光分量（图5中用箭头P表示），在S光分量的功率与P光分量的功率相等的情况下，即第二光束为圆偏振光。在S光分量的功率与P光分量的功率不相等的情况下，可以通过调节四分之一波片40的角度，使改变S光分量的功率与P光分量的功率相等，以减少第二光束内非圆偏振光，提高谐振腔输出的激光的光束质量。

可选地，结合图6、图7和图8所示，激光振荡器还包括：Q开关组件。Q开关组件包括第一Q开关701和第二Q开关702，且所述第一Q开关701与所述第二Q开关702正交设置。所述Q开关组件被配置为可调制所述第二光束。

在该实施例中，通过设置Q开关组件，以对第二光束进行调制后，形成能够脉冲输出的激光，提高激光振荡器的实用性。具体地，通过设置正交设置的第一Q开关701与第二Q开关702，以增加设置Q开关带来的消光比，进而增加谐振腔内的光损耗，提高脉冲激光的输出效率。

示例性地，第一Q开关701的水平方向与光轴平行，第二Q开关702的水平方向与光轴垂直。

具体地，结合图7所示，图7所示的激光振荡器能够脉冲输出线偏振激光。示例性地，第一光束经四分之一波片40转换后得到的第二光束内为线偏振光，Q开关组件对谐振腔内的线偏振光进行调制，以通过Q开关组件使谐振腔的输出为脉冲输出线偏振激光。

具体地，结合图8所示，图8所示的激光振荡器能够脉冲输出圆偏振激光。示例性地，第一光束经四分之一波片40转换后得到的第二光束内为圆偏振光，Q开关组件对谐振腔内的圆偏振光进行调制，以通过Q开关组件使谐振腔的输出为脉冲输出圆偏振激光。

可以理解的是，图7和图8中分别示意性地标注出各器件之间光束的S光分量与P光分量的大小，Q开关组件不影响第一光束的S光分量与P光分量的大小，也不影响第二光束的S光分量与P光分量的大小。

可选地，结合图3至图8所示，谐振腔包括：沿光轴方向依次设置的反射镜201和输出镜202。反射镜201被配置为可反射第二光束。输出镜202被配置为可部分透射与部分反射第二光束。其中，沿所述光轴方向，反射镜201、四分之一波片40、光源模块30和输出镜202依次设置。

在该实施例中，通过设置反射镜201和输出镜202，且输出镜202能够部分反射第二光束，以形成谐振腔，供第二光束在反射镜201和输出镜202之间振荡，以形成激光。并且，通过输出镜202输出部分第二光束，以输出激光。

示例性地，结合图3至图8所示，第二光束输出至反射镜201后，第二光束中的S光分量被反射穿过光源模块30的光轴，以输出至输出镜202。

具体地，光源模块30输出的第一光束输出至四分之一波片40的情况下，第一光束被四分之一波片40转换成第二光束，第二光束输出至反射镜201时，被反射镜201反射，进而再次透射过四分之一波片40以及光源模块30的光轴，到达输出镜202。部分第二光束被输出镜202输出，而剩余部分的第二光束被输出镜202反射输出至光源模块30的光轴，继续在谐振腔内振荡。

具体地，输出镜202被配置为可透射第二光束中功率大于或等于预设功率的第一功率光，以及反射第二光束中功率小于预设功率的第二功率光。

示例性地，第二光束被输出至输出镜202后，第二光束中功率大于或等于预设功率的第一功率光被输出镜202输出，以实现激光振荡器输出激光。而第二光束中功率小于预设功率的第二功率光被输出镜202反射输出至光源模块30的光轴，继续在谐振腔内振荡，以实现在谐振腔内形成激光。

具体地，反射镜201的反射率大于预设反射率。

示例性地，预设反射率的取值范围包括[99.5%，100%]。预设反射率的具体取值包括：99.5%、99.7%或100%。

可选地，激光振荡器还包括：第一透膜801和第二透膜。第一透膜801设置于所述输出镜202的进光侧。所述第二透膜分别设置于所述四分之一波片40的两侧以及所述光源模块30中至少一个器件。所述第二透膜的透射率大于第一透膜801的透射率。

在该实施例中，通过在输出镜202的进光侧设置第一透膜801，且限制第一透膜801的透射率，以使输出镜202实现透射第二光束中的部分光，以及反射第二光束中剩余部分的光。通过在四分之一波片40的两侧以及所述光源模块30中至少一个器件设置第二透膜，以提高四分之一波片40以及光源模块30中至少一个器件的透光度，减少第一光束和第二光束在穿过四分之一波片40以及光源模块30时产生的光损耗量，提高激光转化率。

可选地，第一透膜801的透射率的取值范围为(0%，40%]，第一透膜801的透射率的具体取值包括1%、20%或40%。

可选地，第二透膜的透射率的取值范围为[99.5%，100%]，第二透膜的透射率的具体取值包括99.5%、99.7%或100%。

具体地，在激光振荡器包括滤光件50的情况下，第二透膜还设置在滤光件50的两侧。

具体地，在激光振荡器包括偏振分光棱镜60的情况下，第二透膜还设置在偏振分光棱镜60的进光侧与出光侧。

具体地，第二透膜的波段包括946nm、1030nm、1064nm、1319nm、2940nm或2790nm。

可选地，结合图9所示，激光振荡器还包括：非线性模块90。沿光轴方向，非线性模块90设置于谐振腔的出光口。非线性模块90被配置为可接收谐振腔输出的第二光束，且可调整第二光束的频率，形成第三光束。

在该实施例中，通过调整谐振腔输出的第二光束的频率，能够得到满足需求频率的第三光束，提高激光振荡器的实用性。

可选地，非线性模块包括：依次沿光轴方向设置的聚焦镜901、变频晶体902、准直镜903和分色镜904。其中，聚焦镜901被配置为可透射谐振腔输出的第二光束。变频晶体902被配置为可调整第二光束的频率。准直镜903被配置为可准直第三光束。分色镜904被配置为可输出第三光束。

在该实施例中，通过设置聚焦镜901和分色镜904，提供了第三光束的振荡生成激光的空间。通过设置变频晶体902，以实现改变第二光束的频率，进而形成第三光束，提高激光振荡器的实用性。

具体地，分色镜904还被配置为反射第二光束。这样，以减少非线性模块输出第二光束的量，使第二光束反射回变频晶体902后转换为第三光束，提高第二光束的利用率。

具体地，第二光束中包括泵浦光，信号光和闲频光。透射过聚焦镜901的第二光束进一步的透射过变频晶体902后，泵浦光、信号光和闲频光相互重合。而泵浦光、信号光和闲频光的频率互不相同，三个不同频率光（泵浦光、信号光和闲频光）之间的相互作用，导致信号光和闲频光的幅度增益，且导致泵浦光的幅度衰减。增益使得共振光波（信号光和/或闲频光）在谐振腔中振荡，补偿了共振光波在聚焦镜和准直镜之间来回振荡产生的损耗。

可选地，变频晶体902包括：倍频晶体、和频晶体或差频晶体。这样，通过倍频晶体，实现将第二光束倍频后形成第三光束输出。通过和频晶体，实现将第二光束和频后形成第三光束输出。通过差频晶体，实现将第二光束差频后形成第三光束输出。以按需求频率生成第三光束，提高激光振荡器的实用性。

示例性地，倍频晶体包括磷酸钛氧钾（KTP）晶体、β-硼酸钡（BBO）晶体、三硼酸锂（LBO）晶体或周期极化铌酸锂（PPLN）晶体。和频晶体包括LBO晶体。差频晶体包括PPLN晶体。

可选地，激光振荡器还包括：基频光高透膜。基频光高透膜设置于聚焦镜的两侧面。这样，以提高聚焦镜对第二光束的透射率，减少被反射的第二光束，提高第二光束的使用率。

示例性地，基频光高透膜的参数要求为AR@532nm、AR@946nm、AR@1064nm或AR@1319nm。

可选地，激光振荡器还包括：高透膜和部分反射膜。高透膜设置于变频晶体902的两端面以及准直镜903的两侧面。部分反射膜设置于分色镜904的一侧。这样，提高变频晶体902和准直镜903对第二光束和第三光束的透射率，减少被反射的第二光束和第三光束。且通过部分反射膜使分色镜904能够反射第二光束，输出第三光束，提高分色镜904输出光束中第三光束的含量。

可选地，在变频晶体902包括倍频晶体的情况下，高透膜包括：基频光倍频光高透膜。部分反射膜包括：基频光高反倍频光高透膜。这样，以使经倍频晶体倍频后形成的第三光束被输出，而未被倍频的第二光束被反射至倍频晶体以形成第三光束，提高第二光束的使用率。

示例性地，在变频晶体902包括倍频晶体的情况下，基频光倍频光高透膜的参数要求为AR@1064&532nm、AR@1319&659nm、AR@1319&660nm或AR@946&488nm。具体地，基频光高反倍频光高透膜的参数要求为AR@532nm、AR@660nm或AR@488nm以及HR@1064nm、HR@1319nm或HR@946nm。

可选地，在变频晶体902包括和频晶体的情况下，高透膜包括：基频光和频光高透膜。部分反射膜包括：基频光高反和频光高透膜。这样，以使经和频晶体和频后形成的第三光束被输出，而未被和频的第二光束被反射至和频晶体以形成第三光束，提高第二光束的使用率。

示例性地，在变频晶体902包括和频晶体的情况下，基频光倍频光高透膜的参数要求为AR@1064&532&355nm。具体地，基频光高反倍频光高透膜的参数要求为AR@355nm以及HR@1064nm或HR@532nm等。

可选地，在变频晶体902包括差频晶体的情况下，高透膜包括：基频光差频光高透膜。部分反射膜包括：基频光高反差频光高透膜。这样，以使经差频晶体差频后形成的第三光束被输出，而未被差频的第二光束被反射至差频晶体以形成第三光束，提高第二光束的使用率。

示例性地，在变频晶体902包括差频晶体的情况下，基频光倍频光高透膜的参数要求为AR@1064&1319&5.5μm。具体地，基频光高反倍频光高透膜的参数要求为AR@5.5μm以及HR@1064nm或HR@1319nm。

图10为本公开实施例提供的本申请与相关技术的功率示意图。

具体地，结合图10所示，本申请提供的激光振荡器的功率（如图10中线A所示）与相关技术中的激光器的功率（如图10中线B所示）的对比如图10所示，图10中横轴表示泵浦电流（单位：安培），竖轴表示激光振荡器的输出功率（单位：瓦特）。由图可知，本方案提供的激光振荡器的输出功率随泵浦电流的增加逐渐增大，且相较于相关技术的激光器的输出功率增长的幅度更大。在相同的泵浦电流下，本方案提供的激光振荡器的输出功率大于相关技术激光器的输出功率增长。由此可见，本方案提供的激光振荡器实现了大功率输出激光。

图11为本公开实施例提供的本申请基频光与倍频光的功率示意图。

具体地，结合图11所示，本公开实施例提供的激光振荡器输出的基频光（如图11中线C所示）与倍频光（如图11中线D所示）的输出功率随泵浦电流的变化关系如图11所示，图11中横轴表示泵浦电流（单位：安培），竖轴表示激光振荡器的输出功率（单位：瓦特）。具体地，基频光的波长为1064nm，倍频光的波长为532nm。

需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种激光振荡器，其特征在于，包括：

谐振腔；

光源模块(30)，设置于所述谐振腔内，所述光源模块(30)被配置为可输出第一光束，所述第一光束中包括椭圆偏振光；

四分之一波片(40)，设置于所述谐振腔内，且沿所述光源模块(30)的光轴方向设置在所述光源模块(30)的一侧，且所述四分之一波片(40)与所述光轴垂直，所述四分之一波片(40)被配置为将所述第一光束中的椭圆偏振光转换为目标类型的偏振光，形成第二光束；

所述光源模块(30)包括：

沿所述光轴方向依次设置的第一侧泵模块(301)和第二侧泵模块(303)；

所述第一侧泵模块(301)被配置为可输出第一子光束；

所述第二侧泵模块(303)被配置为可输出第二子光束；

所述第一子光束与所述第二子光束耦合形成所述第一光束并输出；

所述第一侧泵模块(301)和所述第二侧泵模块(303)均为各向同性增益介质侧泵模块。

2.根据权利要求1所述的激光振荡器，其特征在于，所述光源模块(30)还包括：

旋光器(302)，沿所述光轴方向设置于所述第一侧泵模块(301)和所述第二侧泵模块(303)之间；

所述旋光器(302)被配置为对所述第二子光束的偏振态旋转后，输出至所述第一侧泵模块(301)，使所述第一子光束与偏振态旋转后的所述第二子光束耦合形成所述第一光束并输出。

3.根据权利要求2所述的激光振荡器，其特征在于，

所述旋光器(302)包括90°旋光器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光振荡器，其特征在于，

所述目标类型的偏振光包括线偏振光；

激光振荡器还包括：

滤光件(50)，沿所述光轴方向，所述滤光件(50)与所述四分之一波片(40)分设在所述光源模块(30)相对的两侧，使所述第二光束途径所述光源模块(30)后，穿过所述滤光件(50)；

所述滤光件(50)被配置为可透射所述线偏振光。

5.根据权利要求4所述的激光振荡器，其特征在于，

所述滤光件(50)包括布儒斯特偏振片。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的激光振荡器，其特征在于，

所述目标类型的偏振光包括圆偏振光；

激光振荡器还包括：

偏振分光棱镜(60)，沿所述光轴方向，所述偏振分光棱镜(60)设置于所述谐振腔的出光口，所述偏振分光棱镜(60)被配置为可将所述谐振腔输出的所述第二光束拆解为两个正交的偏振光分量。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的激光振荡器，其特征在于，还包括：

Q开关组件，包括第一Q开关(701)和第二Q开关(702)，且所述第一Q开关(701)与所述第二Q开关(702)正交设置；所述Q开关组件被配置为可调制所述第二光束。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的激光振荡器，其特征在于，所述谐振腔包括：

沿所述光轴方向依次设置的反射镜(201)和输出镜(202)；

所述反射镜(201)被配置为可反射第二光束；

所述输出镜(202)被配置为可部分透射与部分反射第二光束；

其中，沿所述光轴方向，所述反射镜(201)、所述四分之一波片(40)、所述光源模块(30)和所述输出镜(202)依次设置。

9.根据权利要求8所述的激光振荡器，其特征在于，还包括：

第一透膜(801)，设置于所述输出镜(202)的进光侧；

第二透膜，所述第二透膜分别设置于所述四分之一波片(40)的两侧以及所述光源模块(30)中至少一个器件；

所述第二透膜的透射率大于第一透膜(801)的透射率。