CN1829011A - 大功率电光调q固体激光器热退偏补偿谐振腔 - Google Patents
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Abstract
一种大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔，包括由输出镜、激光介质和全反射镜构成的激光谐振腔，其特征是在所述的激光谐振腔内的光轴上，自激光介质至输出镜依次设有一λ/4波片、一偏振片和由两个Pockels盒夹持一块90度石英偏振旋转片组成的第一电光Q开关，该偏振片与所述的光轴成布儒斯特角，所述的第一电光Q开关和输出镜构成第一偏振支路，在与所述的偏振片成布儒斯特角的另一方向亦设有由两个Pockels盒夹持一块90度石英偏振旋转片组成的第二电光Q开关，该第二电光Q开关与另一全反射镜构成第二偏振支路，所述的λ/4波片的快慢轴与光的水平偏振方向或垂直偏振方向均成45°。本发明谐振腔既补偿了热退偏损耗，又保证了激光器输出的是线偏振光。
Description
技术领域
本发明属于激光谐振腔，是一种大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔。
背景技术
一般的大功率电光调Q固体激光器谐振腔结构如图1所示，图中：1为输出镜，2为Pockels盒，3为λ/4波片，4为偏振片，5为激光介质，6为全反镜，7为热致退偏振损耗，由于晶体棒和Pockels盒的热致双折射效应，会导致通过偏振片产生的平行方向的线偏振光通过晶体棒时，偏振态发生改变，不再是线性偏振光，这样再次通过偏振片时，垂直偏振分量将被反射出腔外，造成能量损耗，即热致退偏振损耗。为了降低甚至消除这一损耗，保加利亚的索非亚大学激光技术研究所的S.Z.Kurtev，0.E.Denchev，与S.D.Savov等人提出了图2所示的热致双折射补偿谐振腔结构(参考文献S.Z.Kurtev，O.E.Denchev and S.D.Savov，Effects of thermally inducedbirefringence in high-output-power electro-optically，Applied Optics，Vol.32，No.3，P278～285，1993)。该结构采用环形调制器，由偏振片4、全反镜6、两个相同的Pockels盒和一块90度石英偏振旋转片组成，1为输出镜，5为激光增益介质。在该结构中，振荡光经过偏振片4，垂直偏振分量被偏振片4反射，然后经过全反镜6和Pockels盒，产生π的相移，偏振方向旋转90度，经全反镜6后透过偏振片进入增益介质；而水平偏振分量将透过偏振片4经全反镜6和Pockels盒2，变为垂直偏振，经全反镜6后返回到偏振片4，被反射回增益介质5。这样两个偏振分量将都在腔内形成振荡，消除了激光介质5产生的热致退偏振损耗。而两个相同的Pockels盒2与一块90度石英偏振旋转片8的组合将对由Pockels盒2的热致双折射效应进行补偿。根据参考文献1的实验结果，这一结构对热致双折射的补偿效果明显，但它输出的是非线偏振光，而在频率变换等需要线偏振光的激光应用中，该结构将不能适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔，该谐振腔既补偿了热退偏损耗，又保证了激光器输出的是线偏振光。
本发明的思路是：本发明沿袭S.Z.Kurtev等人的思路，仍保持水平和垂直两个偏振分量均在腔内振荡而不致产生热退偏损耗，但只有一个偏振分量可以输出，这样既补偿了热退偏损耗，又保证了激光器输出的是线偏振光。
本发明的技术解决方案如下：
一种大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔，包括由输出镜、激光介质和全反射镜构成的激光谐振腔，其特点是在所述的激光谐振腔内的光轴上，自所述的激光介质至输出镜依次设有一λ/4波片、一偏振片和由两个Pockels盒及其间的一块90度石英偏振旋转片组成的第一电光Q开关，该偏振片与所述的光轴成布儒斯特角，所述的第一电光Q开关和输出镜构成第一偏振支路，在与所述的偏振片成布儒斯特角的另一方向亦设有由两个Pockels盒及其间的一块90度石英偏振旋转片组成的第二电光Q开关，该第二电光Q开关与另一全反射镜构成第二偏振支路，所述的λ/4波片的快慢轴与光的水平偏振方向或垂直偏振方向均成45°。
谐振腔原理及特点描述如下：
1、激光介质的热致双折射补偿：在电光Q开关一侧，谐振腔分为两个支路，分别对应垂直和水平偏振分量。而两个偏振支路保证了经增益介质产生的两个偏振分量均在腔内振荡而不致损耗，补偿了激光介质的热致双折射效应。
2、Pockels盒的热致双折射补偿：每一个支路又都用两块相同的Pockels盒和一块90度石英偏振旋转片来补偿Pockels盒的热致双折射效应(补偿原理见参考文献Christopher A.Ebbers and Stephan P.Velsko，High average power KTiOPO4electro-optic Q-switch，Applied Physics Letters，Vol.67，No.5，593～595，1995)。
3、激光器的偏振输出：激光振荡将从其中一个偏振支路的输出镜输出，另一个偏振支路的腔镜为全反镜。为了使另一个偏振分量也能从输出镜输出，在激光介质一端放置一λ/4波片，偏振光往返一次，两次经过所述的λ/4波片，将获得π的相移，偏振方向旋转90度，这样两个偏振分量将相互转换，均可从输出镜输出到腔外，获得线偏振光输出。
4、调Q原理与方式：对两个支路中的Pockels盒加同步的峰值为λ/8电压的高压信号，加压时，线偏振光在每个支路中的两个Pockels盒往返一次一共产生λ/2的相移，偏振方向旋转90度，因而再次回到偏振片时，将被透射或反射出腔外，不能形成振荡；不加压时，Pockels盒不产生相移，光返回偏振片时不改变偏振态，被偏振片反射或透射回腔内，形成振荡，输出激光。因而这是一个退压式电光Q开关。
附图说明
图1为现有的没有对热致双折射进行补偿的电光调Q谐振腔示意图
图2为现有的对热致双折射补偿，输出非线偏振光的电光调Q谐振腔示意图
图3为本发明大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔的结构示意图
图中：1为输出镜，2为Pockels盒，3为λ/4波片，4为偏振片，5为激光介质，6为全反镜，7为热致退偏振损耗，8为90度石英偏振旋转片
具体实施方式
请参阅图3，图3为本发明大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔的结构示意图，由图可见，本发明大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔，包括由输出镜1、激光介质5和全反射镜6构成的激光谐振腔，在所述的激光谐振腔的光轴上，自所述的激光介质5至输出镜1依次设有一λ/4波片3、一偏振片4和由两个Pockels盒2夹持一块90度石英偏振旋转片8组成的第一电光Q开关，该偏振片4与所述的光轴成布儒斯特角，所述的第一电光Q开关和输出镜1构成第一偏振支路，在与所述的偏振片4成布儒斯特角的另一方向亦设有由两个Pockels盒2夹持一块90度石英偏振旋转片8组成的第二电光Q开关，该第二电光Q开关与另一全反射镜6构成第二偏振支路，所述的λ/4波片3的快慢轴与光的水平偏振方向或垂直偏振方向均成45°。
本发明的激光振荡将从其中一个偏振支路的输出镜1输出，另一个偏振支路的腔镜为全反镜6。为了使另一个偏振分量也能从输出镜1输出，在激光介质5的一端放置一λ/4波片3，偏振光往返一次，两次经过所述的λ/4波片3，将获得π的相移，偏振方向旋转90度，这样两个偏振分量将相互转换，均可从输出镜1输出到腔外，获得线偏振光输出。
本发明装置中采用了一种退压式电光Q开关。对两个支路中的Pockels盒2加同步的峰值为λ/8电压的高压信号，加压时，线偏振光在每个支路中的两个Pockels盒2往返一次一共产生λ/2的相移，偏振方向旋转90度，因而再次回到偏振片4时，将被透射或反射出腔外，不能形成振荡；不加压时，Pockels盒2不产生相移，光返回偏振片4时不改变偏振态，被偏振片4反射或透射回腔内，形成振荡，输出激光。
Claims (1)
1、一种大功率电光调Q固体激光器的热退偏补偿谐振腔，包括由输出镜(1)、激光介质(5)和全反射镜(6)构成的激光谐振腔，其特征是在所述的激光谐振腔的光轴上，自所述的激光介质(5)至输出镜(1)依次设有一λ/4波片(3)、一偏振片(4)、由两个Pockels盒(2)及其间的一块90度石英偏振旋转片(8)组成的第一电光Q开关，该偏振片(4)与所述的光轴成布儒斯特角，所述的第一电光Q开关和输出镜(1)构成第一偏振支路，在与所述的偏振片(4)成布儒斯特角的另一方向亦设有由两个Pockels盒(2)及其间的一块90度石英偏振旋转片(8)组成的第二电光Q开关，该第二电光Q开关与另一全反射镜(6)构成第二偏振支路，所述的λ/4波片(3)的快慢轴与光的水平偏振方向或垂直偏振方向均成45°。
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