[實用新型]一種脈寬可變的電光調Q固體激光器

無效

• 申請號: 201020245686.8
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN201853942U
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 劉光華
• 申請（專利權）人: 北京時代卓易科技發展有限公司
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/115;H01S3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種固體激光器，尤其是一種高重復頻率，脈寬可變的電光調Q固體激光器。?

背景技術

20世紀80年代后期，隨著晶體材料和激光二極管技術的重大突破，固體激光器得到迅速的發展，其應用領域不斷地擴展。激光二極管(LD)泵浦的全固態激光器具有體積小，轉換效率高，光束質量好，穩定性高，壽命長等優點，廣泛應用于激光材料加工，激光醫療，軍事對抗，海下探測，激光顯示等領域。?

調Q是壓縮輸出脈寬，提高輸出激光的峰值功率，輸出不同重復頻率激光脈沖的主要手段。現有技術中主要有電光調Q，被動調Q和聲光調Q等調Q方式。其中被動調Q穩定性較低，且輸出單脈沖能量較低，無法精確控制激光輸出脈寬。聲光調Q雖然重復頻率較高，但開關速度慢，輸出脈寬較寬，一般均超過100ns，峰值功率只能達到幾十個KW甚至十幾個KW，無法滿足激光加工，和低脈寬應用的需要，且無法精確的壓縮脈寬。電光調Q重復頻率高，能夠達到1000HZ，性能穩定，開關速度快，能夠實現30ns左右的窄脈寬激光脈沖輸出，峰值功率達到100KW以上。因此電光調Q是輸出窄脈寬常用的調Q方式。但一般的電光調Q激光輸出的脈寬在30ns左右。而在激光探測和激光顯示中，激光脈沖脈寬越低顯示精度越高。20ns以下的激光脈沖將提高激光探測和激光顯示的精度。市場急需獲得一種激光輸出脈寬可變，且進一步壓縮激光輸出脈寬，實現低于30ns，甚至幾個ns的固體激光器。因此如何實現激光輸出脈寬可調，壓縮激光輸出脈寬成為急需解決的問題。?

實用新型內容

本實用新型目的在于克服現有技術的不足，提供一種高重復頻率，脈寬可變的電光調Q固體激光器。該固體激光器脈寬可以從2.5ns到基本脈寬(如用LD側泵模塊，基本脈寬大概為30ns)，輸出脈沖時間脈寬穩定，平滑，光束質量好。?

本發明的技術方案為：一種高重復頻率，脈寬可變的電光調Q固體激光器，其特征在于：由輸出鏡、激光介質和全反鏡構成激光諧振腔，沿著所述激光諧振腔的光軸，在所述激光介質和所述全反鏡之間依次放置偏振片和電光調Q晶體；脈沖寬度可調的高頻Q開關電源連接?所述電光調Q晶體以提供高壓脈沖驅動信號。?

本發明的激光器工作原理如下：采用光泵浦的方式將能量存儲在激光介質(例如Nd:YAG晶體)中，降低諧振腔內的Q值即增加腔內損耗，從而阻止激光振蕩的發生。當激光上能級反轉粒子數大量累積到最佳值時，突然恢復到高Q值，這樣儲能就以非常短的光脈沖釋放出來。其中釋放時間即激光脈沖寬度、單脈沖能量在無外界干擾因素影響下通常只與諧振腔長、腔內儲能強度、打開關斷諧振腔的時間、腔內損耗等有關。本激光器在巨脈沖形成過程中，通過人為因素調節腔內損耗，從而達到改變巨脈沖激光脈寬的目的。腔內損耗的調節是通過調節高壓脈沖驅動信號脈寬的方式，即采用快速關斷電光調Q晶體高壓的方式提高腔內損耗，提前截止激光振蕩，達到削波降低輸出脈寬的目的。具體的來說：由輸出鏡、激光介質和全反鏡構成激光諧振腔，偏振片作為起偏器給電光調Q晶體提供偏振光，脈沖寬度可調的高頻Q開關電源連接所述電光調Q晶體提供高壓脈沖驅動信號，通過調節高壓脈沖驅動信號脈沖寬度，截止激光振蕩，調整輸出脈沖脈寬，并壓縮激光輸出脈沖脈寬。?

泵浦光源側面泵浦所述激光介質。該泵浦光源為脈沖寬度可調、準連續泵浦光源。所述泵浦光源輸出的單脈沖脈寬可調，這樣可提高單脈沖泵浦峰值功率，降低熱效應，從而優化諧振腔輸出光束質量。?

在所述激光介質和所述全反鏡之間還有λ/4波片。所述λ/4波片包括第一λ/4波片和第二λ/4波片；所述第一λ/4波片位于所述偏振片和所述電光調Q晶體之間；所述第二λ/4波片位于所述電光調Q晶體和所述全反鏡之間。?

所述激光介質為摻釹釔鋁石榴石晶體(Nd:YAG)，或摻釹釩酸釔晶體(Nd:YVO₄)。?

所述偏振片與所述光軸成布儒斯特角。?

所述電光調Q晶體為磷酸二氫鉀(KDP)或者磷酸二氘鉀(KD*P)。?

本實用新型的有益效果是：?

1、采用脈寬可調的高頻Q開關電源輸出脈寬可調的高壓脈沖驅動信號來控制電光調Q晶體的開啟和關閉，激光脈沖輸出脈寬精確可控，可壓窄激光輸出脈寬。且高壓脈沖驅動信號小于3ns的上升沿和/或下降沿有效保證了調Q開通關斷時間，從而在開通和關斷時達到最佳運行效果。例如在LD側面泵浦模塊中，如果定義普通的高壓脈沖驅動信號所輸出的激光脈寬為基本脈寬，該基本脈寬約為30ns；使用脈寬可調的高頻Q開關電源輸出高壓脈沖驅動信號，輸出脈寬最低可以被壓縮至2.5ns。?