專利名稱：一種新型激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光器。
背景技術：
雙波長激光器在激光應用領域，如測量、醫(yī)學等方面，有著很好的發(fā)展前 景，某些連續(xù)雙波長激光器、脈沖雙波長激光器等已經(jīng)研制成功并有若干國內(nèi)
專禾'J (02117364.8 、 03152818.X 、 99108774.7 、 02148544.5 、 97116089.9、 200510043830.3等)。在雙波長激光器的設計方案中，主要 是通過平衡激光器中雙波長的增益系數(shù)來實現(xiàn)；或者通過更為復雜的系統(tǒng)設計， 在不同增益介質(zhì)實現(xiàn)不同波長輸出再進行藕合。本發(fā)明提供了一種新型雙波長 激光器的設計，該設計依靠反射光柵和全反射鏡構成的激光諧振腔，能夠很方 便地得到雙波長激光或者單波長激光的輸出，具有結構簡單，控制容易，波長 范圍在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整，輸出的雙波長之間的能量比可調(diào)節(jié)等特點，可應 用于多通道躍遷性質(zhì)的固體或液體等多種物質(zhì)為激光介質(zhì)的激光器，特別適合 于產(chǎn)生相近譜線的雙波長激光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用光柵對不同波長的光衍射角不同，由反射光柵、激 光工作介質(zhì)、全反射鏡和泵浦光源構成光柵雙波長激光器，得到雙波長激光的 輸出。
本發(fā)明的技術特點如下 1、 一種新型激光器，包括激光工作介質(zhì)，用于泵浦所述激光工作介質(zhì)以使激光 介質(zhì)形成粒子數(shù)反轉分布的泵浦系統(tǒng)，由全反射鏡和反射光柵組成的激光諧振 腔，通過選擇反射光柵參數(shù)及角度，實現(xiàn)單波長或者雙波長激光輸出。2、 如項1所述的激光器，其特征在于通過調(diào)整反射光柵角度，調(diào)節(jié)激光輸出中兩波長之間的能量比。
3、 如項1或2所述的激光器，其特征在于采用如下方式選擇所述的反射光柵參數(shù)及角度，根據(jù)激光介質(zhì)中兩種波長的增益強弱，選擇光柵參數(shù)和角度，使增益較強的波長，光柵的反饋較弱，對增益較弱的波長，光柵的反饋較強。
4、 如項l所述的激光器，其特征在于其激光工作介質(zhì)為固體或液體。
5、 如項1所述的激光器，其特征在于激光器的工作方式為脈沖、準連續(xù)或者連續(xù)式。
本發(fā)明的優(yōu)選方案之一為由于不同波長的光在反射光柵上的零級衍射方向一致，而其一級衍射方向是不同的。對要選擇輸出的雙波長激光來，光柵對它們的一級衍射方向不同，利用合適的反射光柵，在通過激光工作介質(zhì)與全反射鏡構成的振蕩光路上，反射光柵對兩波長激光的反饋均滿足激光的振蕩增益要求，在反射光柵的零級即得到雙波長激光輸出。
反射光柵和激光工作介質(zhì)、全反射鏡、泵浦光源等構成的激光器如附圖所示，其中l(wèi)表示激光器的泵浦源，可以是氙燈、氪燈、LD激光等；2是激光工作介質(zhì)，固體(晶體、陶瓷、玻璃)、液體等常用激光工作介質(zhì)都適用于本激光器；3為全反射鏡，對本激光器所需要的雙波長起全反射作用；4是激光器輸出的雙波長中波長較短的光路，其與該波長在光柵上的一級衍射方向是一致的；5則是激光器輸出的雙波長中波長較長的光路，也是其在光柵上的一級衍射方向；6代表泵浦光的入射；7為反射光柵，對激光器所需要的雙波長在一級衍射方向上具有較高的反射率；8是反射光柵的零級衍射方向，也是雙波長激光的輸出方向。整個系統(tǒng)中與通常使用的激光器的主要區(qū)別在于使用反射光柵取代了常用的輸出介質(zhì)鏡，通過光柵的一級衍射為諧振腔提供必要的反饋使激光在腔內(nèi)來回振蕩并不斷增益，形成的激光再通過光柵的零級衍射輸出。本激光器利用了光柵的衍射，當光入射到光柵時會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，光的波長不同，其衍射
角也不一樣。對于垂直入射的光，n級衍射的衍射角e與入射光波長A之間存在關系2dsin0,n入(n=0， ±1， ±2……，d:光柵常數(shù))。因此，利用光柵能夠從一束光中將波長不同的光分離出來。根據(jù)這一原理，設計了光柵雙波長激光器。選擇合適參數(shù)的反射光柵(能夠使選定的兩波長充分分離且有很高的反射率)，使激光器所需要的雙波長激光的一級衍射方向分別對應光路4和5，光束之間的夾角為a，并且兩光路4、 5能同時通過激光工作介質(zhì)1。光路4、 5之間的夾角a很小，因此兩者都可以認為是近光軸傳播的光，對它們在由反射光柵7和全反射鏡3構成的諧振腔之間的往返傳播過程能夠用近似的幾何傳播來描述，認為它們能在腔內(nèi)多次往返傳播而不逸出諧振腔。當激光工作介質(zhì)2受到光泵浦時，在由全反射鏡3、激光工作介質(zhì)2、反射光柵7組成的激光諧振腔中，當增益達到并超過激光輸出閾值時，兩個波長的光分別沿光路4、 5形成振蕩，并從光柵的零級衍射方向8輸出雙波長激光。無論光柵雙波長激光器是處于連續(xù)、準連續(xù)或者脈沖工作方式，其基本工作原理不變，該設計方案都是適用的，只要激光工作介質(zhì)2能夠滿足雙波長激光的增益要求。
為了得到合適的雙波長輸出功率比值，可以通過光柵參數(shù)的設計，使兩波長的一級衍射效率不同從而改變它們在諧振腔內(nèi)的耦合效率和增益系數(shù)；同時也可以通過調(diào)整光柵角度來改變激光器中輸出的雙波長的能量比。改變光柵一級衍射方向4、 5與激光工作介質(zhì)2對稱軸(光軸，附圖中的虛線)之間的夾角，如光路4，靠近光軸，則在光束逸出前能夠在激光諧振腔中產(chǎn)生更多次的往返振蕩(有效振蕩)，得到更多的增益從而降低該波長激光的輸出閾值；同時另一波長的一級衍射方向5逐漸偏離光軸，使得其有效振蕩次數(shù)減少，得到的增益減少，激光輸出閾值相應上升。
當調(diào)整光柵角度超過一定范圍，光束4依然能夠得到足夠增益保持激光輸出，而光束5由于增益太弱甚至無法通過激光工作介質(zhì)2，所以無法形成諧振輸出激光；反之亦然。處在中間狀態(tài)時，兩者同時輸出。這樣，就能在同一激光器上實現(xiàn)兩個不同波長的分別輸出和雙波長的同時輸出，而無需其它特殊設計。


附圖為光柵雙波長激光器示意圖。
具體實施例方式
1、 1052nm和1062nmNd: YAG光柵雙波長激光器
以Nd: YAG激光晶體作為激光工作介質(zhì)，按照附圖所示的工作原理，調(diào)整反射光柵與Nd: YAG激光晶體光軸的夾角，在零級衍射上得到了激光輸出，經(jīng)過反射式光柵單色儀測量，證明得到的是1052nm和1062nm的雙波長激光。
2、 1052nm和1062nmNd: YAG光柵激光器
以Nd: YAG激光晶體作為激光工作介質(zhì)，按照附圖所示的工作原理，調(diào)整反射光柵與Nd: YAG激光晶體光軸的夾角，在零級衍射上得到了激光輸出，反射光柵處于不同角度時的激光輸出經(jīng)過反射式光柵單色儀測量，證明能夠得到1052nm單波長激光輸出、1052nm和1062nm同時雙波長激光輸出以及1062nm單波長激光輸出。
3、 1073nm和1080nm光柵激光器
以Nd: YAP激光晶體作為激光工作介質(zhì)，按照附圖所示的工作原理，調(diào)整反射光柵與Nd: YAP激光晶體光軸的夾角，在零級衍射上得到了激光輸出，反射光柵處于不同角度時的激光輸出經(jīng)過反射式光柵單色儀測量，證明能夠得到1073nm單波長激光輸出、1073nm和1080nm同時雙波長激光輸出以及1080nm單波長激光輸出。
4、 1062nm和1064nm光柵激光器
以Nd: YV04激光晶體作為激光工作介質(zhì)，按照附圖所示的工作原理，調(diào)整反射光柵與Nd: YV04激光晶體光軸的夾角，在零級衍射上得到了激光輸出，反射光柵處于不同角度時的激光輸出經(jīng)過反射式光柵單色儀測量，證明能夠得到1062nm單波長激光輸出、1062nm和1064nm同時雙波長激光輸出以及1064nm單波長激光輸出。
權利要求
1、一種新型激光器，包括激光工作介質(zhì)，用于泵浦所述激光工作介質(zhì)以使激光介質(zhì)形成粒子數(shù)反轉分布的泵浦系統(tǒng)，由全反射鏡和反射光柵組成的激光諧振腔，其特征在于通過選擇反射光柵參數(shù)及角度，實現(xiàn)單波長或者雙波長激光輸出。
2、 如權利要求1或2所述的激光器，其特征在于采用如下方式選擇所述的反 射光柵參數(shù)及角度，根據(jù)激光介質(zhì)中兩種波長的增益強弱，選擇光柵參數(shù)和角 度，使增益較強的波長，光柵的反饋較弱，對增益較弱的波長，光柵的反饋較 強。
3、 如權利要求1所述的激光器，其特征在于通過調(diào)整反射光柵角度，調(diào)節(jié)激 光輸出中兩波長之間的能量比。
4、 如權利要求1所述的激光器，其特征在于其激光工作介質(zhì)為固體或液體。
5、 如權利要求1所述的激光器，其特征在于激光器的工作方式為脈沖、準連 續(xù)或者連續(xù)式。
全文摘要
一種新型激光器涉及激光器領域。不同波長的光由反射光柵的零級入射時，其一級衍射角是不同的。對要選擇的雙波長來說，利用合適的反射光柵，使得它們的一級衍射分別沿不同的光路通過激光工作介質(zhì)與全反射鏡構成相互獨立的激光諧振腔以滿足激光的振蕩增益要求，在反射光柵的零級得到雙波長激光輸出。本設計能夠很方便地得到雙波長激光或者單波長激光的輸出，具有結構簡單，設計控制容易，波長范圍在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整，輸出的雙波長之間的能量比可調(diào)節(jié)等特點。
文檔編號H01S3/105GK101459316SQ20071000998
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權日2007年12月11日
發(fā)明者戈 張, 勇 魏, 黃凌雄, 黃呈輝 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結構研究所