CN216289477U

CN216289477U - 一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器

Info

Publication number: CN216289477U
Application number: CN202123325894.6U
Authority: CN
Inventors: 唐文婧; 戴子豪; 翁润民; 孙旺根; 夏伟; 蒋锴
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-12-27

Abstract

本实用新型提供了一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，所述激光器包括后腔镜、激光晶体、调Q开关、石英旋光晶体、电控位移平台、偏振片、第一输出镜、第二输出镜、倍频晶体、前腔镜，只需要通过控制石英旋光晶体的插入或弹出即可实现波长的自由切换输出，结构简单、稳定性高、成本低。

Description

一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器

技术领域

本实用新型属于激光技术领域，具体涉及一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

双波长固体激光器具有结构紧凑，功率稳定，体积小等特点，广泛应用于医疗、光谱分析、激光显示、水下和大气探测、超声成像等领域，不同需求条件下需要不同的激光输出波长，一种方式是采用两台不同波长的激光器分别输出，根据需求利用其中一台，另一种方式是利用双波长同时输出激光器，选用其中一个波长激光，前一种方式成本高、体积大；后一种方式的激光利用率低，易造成光污染和资源浪费。

现有技术中有通过插入或移出偏振旋转器和两片谐波分离镜，实现波长切换的目的，但是此方式需要调节3个光学元件，结构复杂稳定性较差，而且腔外倍频方式的倍频效率低；有提出利用开通或闭合连接架切换输出波长的方式，但是该连接架上的镜片作为1064nm激光谐振腔的转折镜，在切换过程中，角度和位置的误差容易造成1064nm谐振腔变化，进而会导致系统的不稳定；另外，利用光学偏振特性实现1064nm与532nm波长的自由切换输出，但是该偏振补偿器对控制信号的精度要求高，加大了系统的复杂性，增加了成本，而且在偏振补偿过程中，由于偏振方向的误差容易造成两个谐振腔同时振荡，导致输出激光的偏振态、功率不稳定的问题，另外一些方式难以在切换速度上、切换过程中晶体的入射角度上、机械精度上得到保证，增加了光学结构的复杂性和成本。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，本实用新型的激光器只需要调节一个光学元件即可实现波长的自由切换输出，结构简单、稳定性高、成本低。

根据一些实施例，本实用新型的第一方案提供了一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，采用如下技术方案：

一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，所述激光器包括后腔镜、激光晶体、调Q开关、石英旋光晶体、电控位移平台、偏振片、第一输出镜、第二输出镜、倍频晶体、前腔镜，其中：

所述激光器的水平光路上从左至右依次放置有后腔镜、激光晶体、调Q开关、石英旋光晶体、偏振片、第二输出镜；

所述电控位移平台与石英旋光晶体相连，用于控制石英旋光晶体的插入或者弹出水平光路。

进一步的，所述偏振片与水平光路成135度角放置，所述第一输出镜放置在所述偏振片的上方，用于输出当石英旋光晶体插入时由偏振片反射来的基频激光。

进一步的，所述第二输出镜与水平光路成45度角放置，用于反射当石英旋光晶体弹出时由偏振光透过的激光。

进一步的，所述倍频晶体与前腔镜放置在第二输出镜的向下的反射光路上，所述反射光路从上至下依次放置倍频晶体、前腔镜。

进一步的，所述石英旋光晶体固定在电控位移平台上，所述电控位移平台由振镜电机、电机座、连杆、石英旋光晶体架、导轨以及底板组成。

进一步的，所述振镜电机、电机座、连杆、石英旋光晶体架、导轨位于底板上。

进一步的，所述石英旋光晶体安装在石英旋光晶体架上。

进一步的，所述石英旋光晶体架安装在导轨上。

进一步的，所述石英旋光晶体架通过连杆与振镜电机连接。

进一步的，所述振镜电机固定在电机座上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1)本实用新型仅仅通过一个光学元件石英旋光晶体来实现波长切换，结构简单，成本低。

2)本实用新型中，用于实现波长切换的光学元件为石英旋光晶体，该元件对偏振态的改变，对入射角度与位置不敏感，提高了系统的稳定性。

3)振镜电机控制所述石英旋光晶体的插入或者弹出，所述振镜电机结构简单、位移精度高，切换速度快。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型的波长可自由切换输出的双谐振腔激光器的光路原理图；

图2是本实用新型的波长可自由切换输出的双谐振腔激光器处于石英旋光晶体插入水平光路时的原理图；

图3是本实用新型的波长可自由切换输出的双谐振腔激光器处于石英旋光晶体弹出水平光路时的原理图；

图4为电控位移平台的结构示意图；

图5为石英旋光晶体的工作原理偏振旋转示意图。

其中，1.后腔镜、2.激光晶体、3.调Q开关、4.石英旋光晶体、5.电控位移平台、6.偏振片、7.第一输出镜、8.第二输出镜、9.倍频晶体、10.前腔镜。

5-1.振镜电机、5-2.电机座、5-3.连杆、5-4.旋光晶体架、5-5.导轨、5-6.底板。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

本实用新型公开了一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，如图1所示，包括后腔镜1、激光晶体2、调Q开关3、石英旋光晶体4、电控位移平台5、偏振片6、第一输出镜7、第二输出镜8、倍频晶体9、前腔镜10，其中，双谐振腔激光器中的双谐振腔指的是第一谐振腔和第二谐振腔，实质为电控位移平台5控制石英旋光晶体4插入或者弹出光路时激光器输出产生的两种光路的工作状态。

当处于这两种工作状态时，分别的，后腔镜1、激光晶体2、调Q器件3、石英旋光晶体4、偏振片6、第一输出镜7组成第一谐振腔；后腔镜1、激光晶体2、调Q器件3、偏振片6、第二输出镜8、倍频晶体9、第二谐振腔前腔镜10组成第二谐振腔。

如图2-图3所示，所述双谐振腔激光器包括后腔镜1、激光晶体2、调Q开关3、石英旋光晶体4、电控位移平台5、偏振片6、第一输出镜7、第二输出镜8、倍频晶体9、前腔镜10，其中：

所述激光器的水平光路上从左至右依次放置有后腔镜1、激光晶体2、调Q开关3、石英旋光晶体4、偏振片6、第二输出镜8；所述激光晶体2可产生P-偏振1064nm激光的偏振态旋转90度成为S-偏振光，所述石英旋光晶体4实现激光输出波长的切换，调Q开关对激光器的脉冲进行调制，所述偏振片6可反射激光晶体2产生的P-偏振1064nm激光的偏振态旋转90度的S-偏振光，并能够在石英旋光晶体4插入光路的状态下，经偏振片6反射的S-偏振光在第一谐振腔(该工作状态)下稳定振荡，然后第一输出镜7可用来输出S-偏振的基频激光。

所述电控位移平台5与石英旋光晶体4相连，用于控制石英旋光晶体4的插入或者弹出水平光路。通电控位移平台5过控制石英旋光晶体4的插入或弹出，实现激光输出波长的切换。

所述偏振片6与水平光路成135度角放置，所述第一输出镜7放置在所述偏振片6的上方，用于输出当石英旋光晶体4插入时由偏振片6反射来的基频激光。具体的，当石英旋光晶体4插入时，所述激光晶体2产生的P-偏振1064nm激光的偏振态旋转90度成为S-偏振光，经偏振片6反射在第一谐振腔内稳定振荡，并通过第一输出镜7输出S-偏振的基频激光；

所述第二输出镜8与水平光路成45度角放置，用于反射当石英旋光晶体4弹出时由偏振光透过的激光。

具体的，如当石英旋光晶体4弹出时，所述激光晶体2产生的P-偏振1064nm基频光透过偏振片6，经第二输出镜8的反射到达倍频晶体9，实现倍频。而后经前腔镜10反射，于第二输出镜8输出S-偏振的倍频光，以上具体由电控位移平台5控制石英旋光晶体4的弹出。

另外，所述倍频晶体9与前腔镜10放置在第二输出镜8的向下的反射光路上，所述反射光路从上至下依次放置倍频晶体9、前腔镜10。

进一步所述，激光晶体2在激励源的作用下可产生P-偏振的1064nm激光。所述石英旋光晶体4可将所述1064nm激光的偏振态旋转90度，且所述石英晶体4双面镀制所述1064nm的高透膜。所述偏振片6为1064nm 45度偏振片(可以是52.6度偏振片，也可以是偏振分光棱镜)，并对S-偏振光高反，对P-偏振光高透。所述第二输出镜8镀制45度入射1064nm高反膜和532nm高透膜。所述第二谐振腔前腔镜10镀制0度入射1064nm和532nm双反膜。

如图1、图4所示，所述石英旋光晶体4固定在电控位移平台5上，所述电控位移平台由振镜电机5-1、电机座5-2、连杆5-3、旋光晶体架5-4、导轨5-5、底板5-6组成。

具体的，所述振镜电机5-1、电机座5-2、连杆5-3、石英旋光晶体架5-4、导轨5-5位于底板5-6上，所述石英旋光晶体4安装在石英旋光晶体架5-4上，所述石英旋光晶体架5-4安装在导轨5-5上，所述石英旋光晶体架5-4通过连杆5-3与振镜电机5-1连接，所述振镜电机5-1固定在电机座5-2上,通过对振镜电机5-1施加电压控制石英旋光晶体4的插入或弹出，使激光器工作在两种工作状态下第一谐振腔(基频腔)或第二谐振腔(倍频腔)，从而实现切换输出波长的目的。

实施例2

本实用新型公开了一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，包括，后腔镜、激光晶体、调Q开关、石英旋光晶体、电控位移平台、偏振片、第一输出镜、第二输出镜、倍频晶体、前腔镜，其中，根据石英旋转晶体的插入或者弹出产生两种光路下的工作状态，同时产生两种谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔，所述第一谐振腔内依次设有后腔镜1、激光晶体2、声光调Q开关3、石英旋光晶体4、偏振片6、第一输出镜7；所述第二谐振腔内依次设有后腔镜1、激光晶体2、声光调Q开关3、偏振片6、第二输出镜8、倍频晶体9、第二谐振腔前腔镜10；所述第一谐振腔与第二谐振腔依次共用后腔镜1、激光晶体2、声光调Q开关3、偏振片6。

如图1、图4所示，电控位移平台5就是一个电动的小机械，能够通过外部开关控制其振镜旋转，带动上面的晶体进入光路或者离开光路。

所述石英旋光晶体4固定在电控位移平台5上，所述电控位移平台由振镜电机5-1、电机座5-2、连杆5-3、旋光晶体架5-4、导轨5-5、底板5-6组成。

其具体的工作原理为：

通过电控位移平台控制石英旋光晶体的插入或弹出，实现激光输出波长的切换。当石英旋光晶体插入时，所述激光晶体产生的P-偏振1064nm激光的偏振态旋转90度成为S-偏振光，经偏振片反射在第一谐振腔内稳定振荡，并通过第一输出镜输出S-偏振的基频激光；当振镜电机5-1将旋光晶体4弹出时，所述激光晶体产生的P-偏振1064nm基频光透过偏振片，经第二输出镜8的反射到达倍频晶体9，实现倍频。而后经第二谐振前腔镜10反射，于第二输出镜8输出S-偏振的倍频光。

如图5所示，该图为石英旋光晶体的工作原理图，圆柱形物体为石英旋光晶体，箭头指示为光的偏振态方向，光从左侧入射，偏振态随着传播方向变化，出射时，光的偏振态正好跟入射时成90°，故实现了偏振态的转换。当石英旋光晶体插入时，所述激光晶体产生的P-偏振1064nm激光的偏振态旋转90度成为S-偏振光。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述激光器包括后腔镜、激光晶体、调Q开关、石英旋光晶体、电控位移平台、偏振片、第一输出镜、第二输出镜、倍频晶体、前腔镜，其中：

2.如权利要求1所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述偏振片与水平光路成135度角放置，所述第一输出镜放置在所述偏振片的上方，用于输出当石英旋光晶体插入时由偏振片反射来的基频激光。

3.如权利要求1所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述第二输出镜与水平光路成45度角放置，用于反射当石英旋光晶体弹出时由偏振光透过的激光。

4.如权利要求1所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述倍频晶体与前腔镜放置在第二输出镜的向下的反射光路上，所述反射光路从上至下依次放置倍频晶体、前腔镜。

5.如权利要求1所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述石英旋光晶体固定在电控位移平台上，所述电控位移平台由振镜电机、电机座、连杆、石英旋光晶体架、导轨以及底板组成。

6.如权利要求5所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述振镜电机、电机座、连杆、石英旋光晶体架、导轨位于底板上。

7.如权利要求5所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述石英旋光晶体安装在石英旋光晶体架上。

8.如权利要求7所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述石英旋光晶体架安装在导轨上。

9.如权利要求8所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述石英旋光晶体架通过连杆与振镜电机连接。

10.如权利要求6所述的一种波长可自由切换输出的双谐振腔激光器，其特征在于，所述振镜电机固定在电机座上。