專利名稱:具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)q激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及單頻激光器,是一種具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器, 通過對(duì)種子注入激光器從動(dòng)腔腔長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)脈沖間能量穩(wěn)定的單縱模調(diào)Q激 光輸出。
背景技術(shù):
單縱模調(diào)Q激光器在激光雷達(dá)、非線性光學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前通 常采用種子注入的方法實(shí)現(xiàn)高平均功率單縱模調(diào)Q激光器。種子注入方案將頻率性 能優(yōu)良的低功率連續(xù)種子光注入從動(dòng)腔內(nèi),當(dāng)種子光頻率與從動(dòng)腔縱模頻率匹配時(shí) 即可輸出單縱模調(diào)Q激光。要成功實(shí)現(xiàn)種子注入得到單縱模調(diào)Q激光輸出,關(guān)鍵在于采用合適的從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制方法,使種子激光器頻率與從動(dòng)腔縱模頻率匹配。目 前已有的技術(shù)包括建立時(shí)間最小化方案和諧振探測(cè)方案。建立時(shí)間最小化方案在每次出光之后對(duì)腔長(zhǎng)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié),使調(diào)Q脈沖的建立 時(shí)間最短,這種方案對(duì)器件要求較低,能保證輸出脈沖的能量穩(wěn)定度,但是抗干擾 能力差,只適用于實(shí)驗(yàn)室使用。諧振探測(cè)方案在每個(gè)泵浦脈沖期間對(duì)腔長(zhǎng)進(jìn)行掃描, 當(dāng)掃描到合適位置時(shí)打開調(diào)Q開關(guān),該方案能實(shí)現(xiàn)近100%的單縱模輸出,有很強(qiáng) 的抗干擾能力,但由于掃描到合適位置的時(shí)間具有不確定性,每次調(diào)Q開關(guān)打開時(shí) 對(duì)應(yīng)的泵浦脈沖寬度不同,使得脈沖間能量抖動(dòng)較大。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控 制的單縱模調(diào)Q激光器,以保障輸出單縱模脈沖的幾率和系統(tǒng)的抗干擾能力,提高 脈沖間的能量穩(wěn)定度。本實(shí)用新型技術(shù)解決方案是一種具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器,包括一種子激光器,其特征在于該激光器的構(gòu)成是沿所述的種子激光器發(fā)出的光路上,依次有隔離器、1/2波片、第一l/4波片、壓電陶瓷、后腔鏡、第二l/4波片、調(diào)Q晶體、起偏器、第三 1/4波片、激光介質(zhì)和輸出鏡,對(duì)應(yīng)于所述的壓電陶瓷、調(diào)Q晶體和激光介質(zhì)分別 設(shè)有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)Q電路和泵浦電源,在所述的起偏器的反射輸出光路上
有光電探測(cè)器,所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)Q電路、泵浦電源和光電探測(cè)器都與-時(shí)序控制器相連。所述的后腔鏡的透射率為2% 5%,且后腔鏡粘附于快響應(yīng)的壓電陶瓷上面。 當(dāng)電光調(diào)Q晶體不施加電壓時(shí),Q開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài),第二 1/4波片和起偏器 構(gòu)成一個(gè)偏振干涉濾波器。在所述的激光介質(zhì)兩端各采用了一個(gè)1/4波片。 所述的激光介質(zhì)采用高效冷卻系統(tǒng)將溫度起伏控制在0. L"C以內(nèi)。 所述的激光介質(zhì)與種子激光器的晶體的設(shè)置溫度相同。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)在于1) 利用了諧振探測(cè)原理,在每個(gè)泵浦脈沖期間都對(duì)腔長(zhǎng)進(jìn)行掃描,掃描到合適位置時(shí)打開調(diào)Q開關(guān),使每一次出光時(shí)從動(dòng)腔縱模頻率都與種子光頻率匹配,保證了種子注入的成功率,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。2) 在諧振探測(cè)的基礎(chǔ)上,由時(shí)序控制系統(tǒng)對(duì)掃描電壓的起始時(shí)刻進(jìn)行反饋控 帝U,使每次調(diào)Q開關(guān)打開的時(shí)刻都對(duì)應(yīng)于泵浦脈沖后沿的同一時(shí)刻,提高 了脈沖間的能量穩(wěn)定度。
圖1為本實(shí)用新型具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為該方案中泵浦脈沖、掃描電壓以及各觸發(fā)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。 圖3為利用本實(shí)用新型進(jìn)行腔長(zhǎng)控制的流程圖。圖中l(wèi)一種子激光器 2—隔離器3 — l/2波片 401—第一:i/4波片 402 一第二l/4波片403 —第三1/4波片404—第四1/4波片5 —全反鏡6—壓電 陶瓷7 —后腔鏡8 —調(diào)Q晶體 9一起偏器 IO —激光介質(zhì)ll一輸出鏡 12 —壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路 13 —調(diào)Q電路 14一光電探測(cè)器 15 —泵浦電源 16 —時(shí)序控制器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一歩說明,但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍。先請(qǐng)參閱圖1,圖1為本實(shí)用新型具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器實(shí) 施例的結(jié)構(gòu)框圖。由圖可見,本實(shí)用新型具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器, 包括一種子激光器1,該激光器的構(gòu)成是沿所述的種子激光器1發(fā)出的光路上, 依次有隔離器2、 1/2波片3、第一1/4波片401、全反射鏡5、壓電陶瓷6、后腔鏡 7、第二 1/4波片402、調(diào)Q晶體8、起偏器9、第三1/4波片403、第三1/4波片 403、激光介質(zhì)IO、第四1/4波片404和輸出鏡11,所述的后腔鏡7粘附于所述的 壓電陶瓷6上,對(duì)應(yīng)于所述的壓電陶瓷6、調(diào)Q晶體8和激光介質(zhì)10分別設(shè)有壓電 陶瓷驅(qū)動(dòng)電路12、調(diào)Q電路13和泵浦電源15,在所述的起偏器9的反射輸出光路 上有光電探測(cè)器14,所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路12、調(diào)Q電路13、泵浦電源15和光 電探測(cè)器14都與一時(shí)序控制器16相連。 所述的后腔鏡7的透射率為2%~5%。當(dāng)電光調(diào)Q晶體8不施加電壓時(shí),Q開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài),第二l/4波片402和 起偏器9構(gòu)成一個(gè)偏振干涉濾波器。激光介質(zhì)10采用高效冷卻系統(tǒng)將溫度起伏控制在0.21:以內(nèi),保證熱擾動(dòng)引起 的腔長(zhǎng)變化很??;激光介質(zhì)10的設(shè)置溫度與種子激光器1晶體的設(shè)置溫度相同,使 增益峰匹配,保證注入成功率并提高輸出能量;激光介質(zhì)10兩端各放置一片l/4波 片403、 404消除激光介質(zhì)內(nèi)的空間燒孔效應(yīng)。
以下結(jié)合附圖2和附圖3對(duì)該方案的整個(gè)腔長(zhǎng)控制過程進(jìn)行描述。 種子激光器1發(fā)出的種子光為低功率的單縱模連續(xù)激光,線寬為kHz量級(jí),經(jīng) 過1/2波片3和1/4波片401之后被調(diào)整至合適的偏振態(tài)。種子光被全反鏡5反射 后,通過透射率為2%~5%的后腔鏡7耦合進(jìn)從動(dòng)腔。種子光在從動(dòng)腔內(nèi)被分成兩 部分從起偏器9反射出從動(dòng)腔并發(fā)生干涉,該千涉光強(qiáng)信號(hào)由光電探測(cè)器14接 收送給時(shí)序控制器16。兩部分種子光的相位差與從動(dòng)腔的腔長(zhǎng)相關(guān),當(dāng)種子光頻率 與從動(dòng)腔縱模頻率匹配時(shí),反射光強(qiáng)有干涉極大值,在控制過程中以干涉極大值的 出現(xiàn)作為腔長(zhǎng)掃描到合適位置的判據(jù)。在每一周期的起始時(shí)刻由時(shí)序控制系統(tǒng)16 給出觸發(fā)信號(hào)trgl至泵浦電源15,泵浦電源15在檢測(cè)到該觸發(fā)信號(hào)后用脈寬為t0 的泵浦脈沖對(duì)激光介質(zhì)10進(jìn)行泵浦,在每個(gè)泵浦脈沖開始后的tl時(shí)刻,壓電陶瓷 驅(qū)動(dòng)電路12輸出線性掃描電壓給壓電陶瓷6對(duì)從動(dòng)腔腔長(zhǎng)進(jìn)行掃描,掃描到合適 位置時(shí),時(shí)序控制系統(tǒng)16向調(diào)Q電路13給出觸發(fā)信號(hào)tgrQ,該調(diào)Q電路13對(duì)調(diào) Q晶體8加壓打開Q開關(guān),激光器隨即輸出單縱模調(diào)Q脈沖,時(shí)序控制系統(tǒng)16在每 個(gè)脈沖結(jié)束之后計(jì)算tgrQ與tgrl之間的延時(shí)量t2,并對(duì)t2和t0進(jìn)行比較,并據(jù)此 對(duì)寄存器中的tl值進(jìn)行修正U=tl+(tO-t2)。下一周期中即以修正后的tl值作為控 制參數(shù),通過該反饋可以使每一周期中的t2值與t0值基本相等,即每一次調(diào)Q開 關(guān)打開的時(shí)間都位于泵浦脈沖后沿的同一時(shí)刻,保證了輸出脈沖的能量穩(wěn)定度。
權(quán)利要求1、一種具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器,包括一種子激光器(1),其特征在于該激光器的構(gòu)成是沿所述的種子激光器(1)發(fā)出的光路上,依次有隔離器(2)、1/2波片(3)、第一1/4波片(401)、壓電陶瓷(6)、后腔鏡(7)、第二1/4波片(402)、調(diào)Q晶體(8)、起偏器(9)、第三1/4波片(403)、激光介質(zhì)(10)和輸出鏡(11),所述的后腔鏡(7)粘附于所述的壓電陶瓷(6)上,對(duì)應(yīng)于所述的壓電陶瓷(6)、調(diào)Q晶體(8)和激光介質(zhì)(10)分別設(shè)有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路(12)、調(diào)Q電路(13)和泵浦電源(15),在所述的起偏器(9)的反射輸出光路上有光電探測(cè)器(14),所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路(12)、調(diào)Q電路(13)、泵浦電源(15)和光電探測(cè)器(14)都與一時(shí)序控制器(16)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子注入的單縱模調(diào)Q激光器,其特征在于所述的后 腔鏡(7)的透射率為2%~5%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子注入的單縱模調(diào)Q激光器,其特征在于當(dāng)電光調(diào) Q晶體(8)不施加電壓時(shí),Q開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài),第二1/4波片(402)和起偏器(9) 構(gòu)成一個(gè)偏振干涉濾波器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子注入的單縱模調(diào)Q激光器,其特征在于在所述的 激光介質(zhì)(10)兩端各采用了一個(gè)l/4波片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子注入的單縱模調(diào)Q激光器,其特征在于所述的激光介質(zhì)(10)采用高效冷卻系統(tǒng)將溫度起伏控制在o.2t:以內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的種子注入的單縱模調(diào)Q激光器,其特征在 于所述的激光介質(zhì)(10)與種子激光器(1)晶體的設(shè)置溫度相同。
專利摘要一種具有從動(dòng)腔腔長(zhǎng)控制的單縱模調(diào)Q激光器,包括一種子激光器,其特點(diǎn)在于該激光器的構(gòu)成是沿所述的種子激光器發(fā)出的光路上,依次有隔離器、1/2波片、第一1/4波片、壓電陶瓷、后腔鏡、第二1/4波片、調(diào)Q晶體、起偏器、第三1/4波片、激光介質(zhì)和輸出鏡,對(duì)應(yīng)于所述的壓電陶瓷、調(diào)Q晶體和激光介質(zhì)分別設(shè)有壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)Q電路和泵浦電源,在所述的起偏器的反射輸出光路上有光電探測(cè)器,所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)Q電路、泵浦電源和光電探測(cè)器都與一時(shí)序控制器相連。本實(shí)用新型能輸出單縱模脈沖的幾率接近100%,大大提高了脈沖間的能量穩(wěn)定度。
文檔編號(hào)H01S3/00GK201044323SQ20072006940
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者劉繼橋, 卜令兵, 軍 周, 臧華國, 陳衛(wèi)標(biāo) 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所