CN1983746A - 一种多波长调q激光器 - Google Patents

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张戈
魏勇
黄呈辉
黄凌雄
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Abstract

一种多波长调Q激光器，涉及一种多波长声光调Q的固体激光器。本激光器采用出光时间控制器(8)控制各波长声光Q开关。各波长调Q装置的打开时间可相互错开，形成多波长脉冲激光交错输出的重复率激光脉冲。可通过调节各波长的关断时间来调整增益，也可通过调节不同波长激光的脉冲数，获得不同的输出平均功率。

Description

一种多波长调Q激光器
技术领域
本发明涉及一种多波长声光调Q的固体激光器。
背景技术
常规的激光器一般输出单波长的激光，其应用受到一定限制。目前多波长激光器一般采用光参量振荡ZL94119042.0、可调谐激光介质ZL01106708.X以及利用激光材料不同跃迁研制的同时多波长激光器ZL01119589.4，前两者通过调谐元件来进行波长选择，在实际应用中，波长之间的切换需要较长时间。而后者由于不同波长的增益特性不同，各波长之间相互竞争，总体功率及效率均不高，同时，由于考虑波长竞争，对输出镜的耦合率要求高，镀膜工艺有相当的难度。而且各波长之间的功率分配也很难进行调整。
发明内容
本发明采用控制出光时间的声光调Q技术，将不同波长激光的出光时间分开，这样就避免了由于多波长竞争问题造成的技术困难。利用分光装置，在腔内将不同波长的振荡光路分开，在各波长的光路内插入声光Q开关，利用脉冲出光时间控制器控制出光时间，不同波长激光在不同的时间内产生，并通过调整各波长出光前的关断时间，来控制各波长激光的增益，从而控制不同波长的输出平均功率。同时还可调节不同波长激光的重复率，在单位时间内各波长输出不同数量的激光脉冲，从而调节输出功率。
下面结合附图及实施例说明该激光装置的具体工作过程。
图1中，激光晶体2在LD侧面泵浦、端面泵浦或灯泵浦下，产生粒子数反转，声光调Q开关4、6处于关断状态，此时不产生激光，出光时间控制器8控制各Q开关的打开时间，当Q开关4打开时，波长I的激光在反射镜1、分光装置3和耦合输出镜5形成的振荡光路中振荡，并由耦合输出镜5输出脉冲激光，当Q开关6打开时，波长II的激光在反射镜1、分光装置3和耦合输出镜7形成的振荡光路中振荡，并由耦合输出镜7输出脉冲激光。各波长的输出时间完全由控制器8来控制，从而产生各波长的重复率调Q脉冲输出。不同波长的激光由于介质在不同波长的跃迁截面不同，控制器8通过控制各波长Q开关打开前的关断时间，来调节各波长激光的泵浦饱和度，从而调节各波长的输出功率；同时，控制器8还可以控制各波长输出的脉冲数量，例如每连续5个激光脉冲中，2个为波长I的脉冲、3个为波长II的脉冲，这样可以调整单位时间内输出的各波长脉冲数量，达到所需的各波长输出平均功率。
图2中，激光晶体2在LD侧面泵浦、端面泵浦或灯泵浦下，产生粒子数反转，声光调Q开关4、6、8处于关断状态，此时不产生激光，出光时间控制器8控制各Q开关的打开时间，当Q开关4打开时，波长I的激光在反射镜1、分光装置3和耦合输出镜5组成的振荡光路中振荡，并由耦合输出镜5输出脉冲激光，当Q开关6打开时，波长II的激光在反射镜1、分光装置3和耦合输出镜7组成的振荡光路中振荡，并由耦合输出镜7输出脉冲激光，当Q开关10打开时，波长III的激光在反射镜1、分光装置3和耦合输出镜11组成的振荡光路中振荡，并由耦合输出镜11输出脉冲激光。各波长的输出时间完全由控制器8来控制，从而产生各波长的重复率调Q脉冲输出。不同波长的激光由于介质在不同波长的跃迁截面不同，控制器8通过控制各波长Q开关打开前的关断时间，来调节各波长激光的泵浦强度，从而调节各波长的输出功率；同时，控制器8还可以控制各波长单位时间内输出的脉冲数量比，例如每连续5个激光脉冲中，三个波长的比例分别为1∶1∶3，这样可以各波长调Q输出脉冲数量，达到所需的各波长输出平均功率。
本发明中采用的声光Q开关均采用外触发，若Q开关为外加低电平信号触发出光，出光时间控制器给某一波长的Q开关输出高电平时，该Q开关处于关断状态，当出光时间控制器给某一波长的Q开关输出低电平时，该Q开关打开，输出该波长激光。若Q开关为外加高电平信号触发出光，出光时间控制器输出的电平与上述相反。
本发明提供的技术方案优选适用于采用单个激光晶体作为激光介质的激光器。
以上的过程同样适用于更多波长的多波长激光输出。
附图说明
图1为固体双波长调Q激光示意图，其中：1为对双波长全反的反射镜，2为激光晶体3为泵浦系统，可以为连续灯泵浦、LD端面泵浦及LD侧面泵浦，4为波长I的声光Q开关a，5为波长I的输出耦合镜b，6为波长II的声光Q开关c，7为波长II的输出耦合镜d，8为出光时间控制器，9为分光装置，通过该分光装置，将各波长光路分开。
图2为固体三波长调Q激光示意图，其中：10为波长III的声光调Q器e，11为波长III的输出耦合镜f。
具体实施方式
实施例1：
采用图1的结构，激光晶体采用Nd:YAG晶体，泵浦系统为连续灯泵浦，介质镜1镀对1064nm和1319nm双波长全反的反射膜，介质镜5为1064nm部分透过的输出镜，介质镜7为1319nm部分透过的输出镜，分光装置将1064nm和1319nm的光路分开，Q开关4为1064nm的声光Q开关，Q开关6为1319nm的声光Q开关，打开泵浦源，出光时间控制器8对声光调Q开关4、6输出高电平，声光调Q开关4、6处于关断状态，此时不产生激光；出光时间控制器8向Q开关4、6输出每秒5000个低电平，其中每5个低电平中，2个输出到Q开关4，3个输出到Q开关6，激光器输出比例为2∶3的1064nm和1319nm调Q激光脉冲，各波长的输出时间完全由控制器8来控制，1064nm波长激光跃迁截面比1319nm大，控制器10通过延长输出到Q开关6的高电平时间缩短输出到Q开关4的高电平时间来控制Q开关6和4打开前的关断时间，调节1064nm和1319nm激光的泵浦饱和度，从而调节各波长的输出功率；也可将输出到Q开关4和6的低电平进行数量调整，例如每6个脉冲中，1064nm和1319nm的比例为2∶4，从而进一步调整各波长输出平均功率，输出功率可调的1064nm和1319nm双波长脉冲重复率脉冲激光。
实施例2
采用图1结构，激光晶体采用Nd:YVO4，泵浦采用LD端面泵浦，介质镜1镀对1064nm和1342nm双波长全反，808nm增透的膜，介质镜5为1064nm部分透过的输出镜，介质镜7为1342nm部分透过的输出镜，分光装置将1064nm和1342nm的光路分开，Q开关4为1064nm的声光Q开关，Q开关6为1342nm的声光Q开关，调Q脉冲的控制如实施例1，输出功率可调的1064nm和1342nm重复率脉冲激光。
实施例3：
采用图1结构，激光晶体采用Nd:GdVO4，泵浦采用LD侧面泵浦，介质镜1镀对1064nm和1342nm双波长全反膜，介质镜5为1064nm部分透过的输出镜，介质镜7为1342nm部分透过的输出镜，分光装置将1064nm和1342nm的光路分开，Q开关4为1064nm的声光Q开关，Q开关6为1342nm的声光Q开关，调Q脉冲的控制如实施例1，输出功率可调的1064nm和1342nm重复率脉冲激光。
实施例4：
采用图1结构，激光晶体采用Nd:YAG，泵浦采用LD端面泵浦，介质镜1镀对946nm和1064nm双波长全反，808nm增透的膜，介质镜5为946nm部分透过的输出镜，介质镜7为1064nm部分透过的输出镜，分光装置将946nm和1064nm的光路分开，Q开关4为946nm的声光Q开关，Q开关6为1064nm的声光Q开关，调Q脉冲的控制如实施例1，输出功率可调的946nm和1064nm重复率脉冲激光。
实施例5
采用图1结构，激光晶体采用Nd:YVO4，泵浦采用LD端面泵浦，介质镜1镀对912nm和1342nm双波长全反，808nm增透的膜，介质镜5为912nm部分透过的输出镜，介质镜7为1342nm部分透过的输出镜，分光装置将946nm和1342nm的光路分开，Q开关4为946nm的声光Q开关，Q开关6为1342nm的声光Q开关，调Q脉冲的控制如实施例1，输出功率可调的946nm和1342nm重复率脉冲激光。
实施例6
采用图2的结构，激光晶体采用Nd:YAG晶体，泵浦系统为LD端面泵浦，泵浦光由介质镜1输入激光工作物质，介质镜1镀对946nm、1064nm、和1319nm三波长全反，对808nm增透的膜，介质镜5为946nm部分透过的输出镜，介质镜7为1064nm部分透过的输出镜，介质镜11为1319nm部分透过的输出镜，分光装置将946nm、1064nm和1319nm的光路分开，Q开关4为946nm的声光Q开关，Q开关6为1064nm的声光Q开关，Q开关10为1319nm的声光Q开关，打开泵浦源，出光时间控制器对声光调Q开关4、6、10输出高电平，声光调Q开关4、6、10处于关断状态，此时不产生激光；出光时间控制器10向Q开关4、6、10输出每秒5000个低电平，其中每5个低电平中，2个输出到Q开关4，1个输出到Q开关6，2个输出到Q开关10，激光器输出比例为2∶1∶2的946nm、1064nm和1319nm调Q激光脉冲，各波长的输出时间完全由控制器10来控制，各波长激光跃迁截面不同，控制器10通过延长输出到跃迁截面小的波长Q开关的高电平时间缩短输出跃迁截面大的波长的Q开关高电平时间来控制Q开关打开前的关断时间，调节946nm、1064nm和1319nm激光的泵浦饱和度，从而调节各波长的输出功率；同时，还可以将输出到Q开关4、6、10的低电平进行数量调整，例如每6个脉冲中，946nm、1064nm和1319nm的比例为3∶1∶2，从而进一步调整各波长输出平均功率，输出功率可调的946nm、1064nm和1319nm三波长激光。
实施例7
采用图2的结构，激光晶体采用Nd:YVO4晶体，泵浦系统为LD端面泵浦，泵浦光由介质镜1输入激光工作物质，介质镜1镀对912nm、1064nm、和1342nm三波长全反，对808nm增透的膜，介质镜5为912nm部分透过的输出镜，介质镜7为1064nm部分透过的输出镜，介质镜11为1342nm部分透过的输出镜，分光装置将912nm、1064nm和1342nm的光路分开，Q开关4为912nm的声光Q开关，Q开关6为1064nm的声光Q开关，Q开关10为1342nm的声光Q开关，调Q脉冲的控制如实施例6，输出功率可调的912nm、1064nm和1342nm三波长激光。

Claims (4)

1、一种多波长调Q激光器，其特征在于：本激光器采用出光时间控制器(8)控制各波长声光Q开关。
2、如权利要求1所述的激光器，其特征在于：各声光Q开关采用外触发方式，通过所述的出光时间控制器(8)输出的电平，控制各Q开关的关断及打开，使各波长声光调Q开关的打开时间相互错开，形成多波长脉冲激光交错输出的重复率激光脉冲。
3、如权利要求1或2所述的激光器，其特征在于：其激光工作介质为单个激光晶体。
4、如权利要求1所述的激光装置，其特征在于：泵浦系统可以为灯泵浦或LD端面及侧面泵浦。
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