CN1227788C - 同光束双波长交替调q激光输出的产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同光束双波长交替激光输出的产生方法，通过在调Q晶体H上分时施加不同的电压，在一次泵浦中，使激光在前腔镜A、激光晶体B、起偏器C，调Q晶体H，偏振分光器I一套调谐元件E和D后腔镜组成的一路子腔内振荡，在下一次泵浦脉冲中，使激光在前腔镜A、激光晶体B、起偏器C，调Q晶体H，偏振分光器I一套调谐元件G和F后腔镜组成的另一路子腔内振荡，其两路振荡波长可独立调谐，从而达到在同一光束中有两不同波长的调Q脉冲交替从输出腔镜A输出，可用在差分吸收测污雷达、全息分子荧光诊断、卫星测距等。

Description

同光束双波长交替调Q激光输出的产生方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及双波长调Q激光的产生方法。

背景技术

1995年1月，德国“光学和光电子学新闻”遥感专集中发表了一篇题为“车载全固化激光雷达系统的三维大气污染监测”的论文(J.P.wolf，`3-Dminitoring ofair pollution using mobile All-Solid-State lidar system”，optics photonicsnews，Jan，1995，P27)，文中公开了一种使用具有平行表面的棱镜旋转的方法来实现两个波长切换的方法，并用于差分吸收测污系统。1992年美国国家航空和宇宙航行局Langley研究中心在固体激光器的国际会议上发表了一篇题为“Nd：YAG双脉冲激光系统的特性”(J.A.Williams-Byrd et al NASA Langley Reserch CenterHampton Virginia 23665；C，Banziger，rt al，STX Corporation，28 ReseorchDrive，Hampton，VA23666”Characterization of a Nd：TAG Doubie Pulsed LaserSysten”，SPIE Vol，1627 solid state lasers 3 1992，P74)的论文，文中描述了用于差分吸收激光雷达的钛宝石双波长激光器。1996年光子学报刊登了阮双琛等“双波长掺铬氟化锂锶铝激光器”(光子学报VO1.25，N08,768(1996))，是用氩离子激光泵浦Cr：LiSAF激光晶体，获得了连续的双波长激光器输出。由中国科学技术大学于1999年3月提出的名称为《具有棱镜分束器的双脉冲双波长激光器》也同样是传播方向相同而不同波长的脉冲光束在空间上是分离的，不便于差分吸收激光雷达的使用，对于同一次闪光灯泵浦中，同一光束中输出双波长双调Q脉冲可调谐激光器还未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种同光束双波长交替激光输出的产生方法，在一次泵浦的脉冲时获得一路谐振腔振荡，获得一个波长激光输出，在下一次泵浦时另一路谐振腔振荡，获得另一个波长激光输出，其两路振荡波长可不同，且两脉冲均为Q脉冲，同光路传输，从而达到在同光束中有双波长交替激光输出。

本发明的技术方案如下：

一种同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于通过在调Q晶体(H)上分时施加不同的电压，在一次泵浦中，使激光在前腔镜(A)、激光晶体(B)、起偏器(C)、调Q晶体(H)、偏振分光器(I)、第一套调谐元件(E)和后腔镜(D)组成的一路子腔内振荡；在下一次泵浦脉冲中，使激光在前腔镜(A)、激光晶体(B)、起偏器(C)、调Q晶体(H)、偏振分光器(I)、第二套调谐元件(G)和后腔镜(F)组成的另一路子腔内振荡，其两路振荡波长可独立调谐，从而达到在同一光束中有两不同波长的调Q脉冲交替从前腔镜(A)输出。

前腔镜即输出腔镜，偏振分光器(I)为薄膜偏振片或格兰棱镜。

激光晶体为可调谐激光晶体Cr：LiSAF、Cr：LiCAF、Ti³⁺：Al₂O₃。

两脉冲的输出波长均分别在激光晶体的荧光线宽内独立可调，能获得900nm波段的双波长双脉冲激光束，经谐波后，为差分吸收雷达的有效波段。

在一次泵浦时，产生一个激光脉冲，在下一次泵浦中，获得另一个激光脉冲，每一个激光脉冲均为调Q脉冲，其脉冲宽度均小于100ns。

调Q晶体(H)上分时施加不同的电压的方法是：在调Q晶体上首先加四分之一波电压，等激光晶体中已经处于最佳粒子数反转后，将调Q晶体上的电压退去，获得一个调Q脉冲输出，在下一次泵浦前，调Q晶体上首先加四分之一波电压，等激光晶体中已经处于最佳粒子数反转后，在调Q晶体上另一端加负四分之一的波电压。

两路脉冲的调谐元件的放置必须与光束的偏振方向匹配，当调谐元件所在的一路作为一路输出时，调谐元件在谐振腔内必须是损耗最小的放置方式。

两套调谐元件(如调谐棱镜)和后腔镜组成的两套调谐结构可相同，也可不同。

本发明在O₃、NO、NO₂、SO₂等气体浓度的测量，在双波长全息术，分子荧光诊断，卫星测距等研究领域均有重要的应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的调Q晶体的加压示意图。

具体实施方式

参见图1、2。

一种同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于可调谐激光晶体B，利用起偏器C、具有调Q功能的晶体H与偏振分光镜I(如薄膜偏振片，格兰棱镜等)组成的电光切换结构，在一次泵浦中，使激光在前腔镜(即输出腔镜)A、激光晶体B、起偏器C、调Q晶体H、偏振分光器I(如薄膜偏振片，格兰棱镜等)、第一套调谐元件E和后腔镜D组成的一路子腔内振荡；在下一次泵浦脉冲中，使激光在前腔镜(即输出腔镜)A、激光晶体B、起偏器C、调Q晶体H、偏振分光器I(如薄膜偏振片，格兰棱镜等)、第二套调谐元件G和后腔镜F组成的另一路子腔内振荡，其两路振荡波长可独立调谐，从而达到在同一光束中有两不同波长的调Q脉冲交替从输出腔镜A输出。适合的激光晶体B为可调谐激光晶体(如Cr：LiSAF、Cr：LiCAF、Ti³⁺：Al₂O₃)。

调Q电控系统12的作用是在一次泵浦中，调Q晶体上首先加四分之一波电压，等激光晶体中已经处于最佳粒子数反转后，将调Q晶体上的电压退去，获得一个调Q脉冲输出，在下一次泵浦前，调Q晶体上首先加四分之一波电子表压，等激光晶体中已经处于最佳粒子数反转后，在调Q晶体上的另一端加负四分之一波电压，在同一光束中能产生另一波长的调Q脉冲输出，其具体结构是利用具有调Q功能的晶体H、起偏器C、偏振分光器I和调Q电控系统12组成，起偏器C为宽带偏振元件，若可调谐激光晶体B本身具有偏振特性，起偏器C则可省略，调Q晶体的电控系统12提供给调Q晶体H不同的调控电压和电压时序变化，工作时，靠调Q晶体H上的电压变化来来控制腔内光束的起振、停振和交替多波段的产生。

同时，两路输出的激光波长均在激光晶体的调谐范围内独立可调，且两脉冲均为Q脉冲，从而达到在同光束中有双波长交替输出激光。

两脉冲的输出双波长均分别在激光晶体的荧光线宽内独立可调，特别能够获得900nm波段的双波长交替输出激光束，经谐波后，为差分吸收雷达的有效波段。

Claims (5)

1、一种同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于通过在调Q晶体(H)上分时施加不同的电压，在一次泵浦中，使激光在前腔镜(A)、激光晶体(B)、起偏器(C)、调Q晶体(H)、偏振分光器(I)、第一套调谐元件(E)和后腔镜(D)组成的一路子腔内振荡；在下一次泵浦脉冲中，使激光在前腔镜(A)、激光晶体(B)、起偏器(C)、调Q晶体(H)、偏振分光器(I)、第二套调谐元件(G)和后腔镜(F)组成的另一路子腔内振荡，其两路振荡波长可独立调谐，从而达到在同一光束中有两不同波长的调Q脉冲交替从前腔镜(A)输出；调Q晶体(H)上分时施加不同的电压的方法是：在调Q晶体上首先加四分之一波电压，等激光晶体中已经处于最佳粒子数反转后，将调Q晶体上的电压退去，获得一个调Q脉冲输出，在下一次泵浦前，调Q晶体上首先加四分之一波电压，等激光晶体中已经处于最佳粒子数反转后，在调Q晶体上另一端加负四分之一的波电压。

2、根据权利要求1所述的同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于前腔镜即输出腔镜，偏振分光器(I)为薄膜偏振片或格兰棱镜。

3、根据权利要求1所述的同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于激光晶体为可调谐激光晶体Cr:LiSAF、Cr:LiCAF、Ti³⁺:Al₂O₃。

4、根据权利要求1所述的同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于两脉冲的输出波长均分别在激光晶体的荧光线宽内独立可调，能获得900nm波段的双波长双脉冲激光束，经谐波后，为差分吸收雷达的有效波段。

5、根据权利要求1所述的同光束双波长交替激光输出的产生方法，其特征在于一次泵浦时，产生一个激光脉冲，在下一次泵浦中，获得另一个激光脉冲，每一个激光脉冲均为调Q脉冲，其脉冲宽度均小于100ns。

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