[發明專利]雙脈沖燈泵固體激光器

有效

• 申請號: 201110347861.3
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102354904A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 鄭暉;阮開明;史斐;黃見洪;翁文;蘇毅聰
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01S3/16
• 分類號: H01S3/16;H01S3/115
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及固體激光器的制備。

背景技術

?????20世紀80年代發展起來的粒子圖像測速技術(partiele?image?veloeimetry，PIV)是在流場顯示基礎上，利用近期發展的計算機圖象處理技術對流場顯示進行定量化測量，從而實現對流場的瞬態測量，其應用范圍涵蓋了從低速風洞到超音速流動，從液體流動到氣體流動流場的測量。它不僅能顯示流場流動的物理形態，而且能夠提供瞬時全場流動的定量信息，使流動可視化研究產生從定性到定量的飛躍.?PIV系統中關鍵部件脈沖激光器必須為高脈沖能量，高光束質量的雙脈沖輸出，以及在微秒量級的較寬的時序控制間隔。目前為了獲得高光束質量的巨脈沖激光，一種方法是采用在腔中插入小孔光欄進行選模，但輸出效率非常低；另一種方法為變反射率高斯鏡VRM（Variable?Reflectivity?Mirror）?與虛共焦腔非穩定腔激光技術結合在一起，從而實現了較高效率和較好模式的巨脈沖激光輸出。Lavision?Laser（德國）、Innolas?Laser（德國慕尼黑）Quantel?laser（法國）等國外激光公司均開發出應用于流場測量的商品化雙脈沖激光器。德國Innolas的燈泵浦YAGMaster系列其532nm重復頻率為10Hz-50Hz，輸出波形為平臺型（flat?top），雙脈沖時序控制范圍在1－200微秒之間。法國Quantel公司的twins系列燈泵雙脈沖激光器重復頻率最高為30Hz，光斑分布都為超高斯分布。國內的時代卓易科技有限公司生產的Turbolite脈沖調Q巨脈沖激光器最高頻率30Hz，532nm單脈沖能量30mJ，光斑為VRM分布。國內鐳寶光電技術有限公司生產的vlite系列脈沖激光器532nm輸出1～15Hz，光斑分布為supermultimode（超多模分布）或VRM分布。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現高脈沖能量、高光束質量的雙脈沖輸出，以及在微秒量級的較寬的時序控制間隔的激光器。

本發明采用如下技術方案：一種1064nm雙脈沖燈泵固體激光器，該激光器包括由單個脈沖氙燈泵浦，電光Q開關，1/4波片、偏振片，單個Nd:YAG激光晶體組成的正支虛共焦非穩腔。其特征在于雙脈沖輸出由一個電光Q開關實現，通過給電光Q開關可調節的階梯形高壓來調整雙脈沖間隔及輸出能量。

?????在Q開關運轉中，以光泵浦的方式將能量存儲在放大介質中，同時降低腔內的Q值，阻止了激光振蕩的產生。雖然激活介質的儲能大，增益高，但腔內損耗也大，故閾值很高，遠遠超出產生激光的通常閾值，從而抑制了起振，使得激光上能級的反轉粒子數大量積累。能量存儲的時間即激光躍遷的上能級壽命量級。當突然恢復到高Q值時，儲能就以非常短的光脈沖釋放出來。由于激活介質的存儲能量建立了高增益，所以在極短的時間里釋放出巨大的能量，所以產生脈沖的峰值功率比普通長脈沖的峰值功率高幾個數量級。在低Q值腔內不可能產生激光。在閃光燈泵浦脈沖的末端，當反轉粒子數達到峰值時，諧振腔的Q值被調制到某一高值，腔內在此時開始形成激光振蕩，發出一個Q開關脈沖。

本發明的雙脈沖激光器采用單燈單棒單泵浦腔輸出雙脈沖激光器?，F結合附圖1說明本發明的單泵浦腔雙脈沖原理。在本發明中，為了產生雙脈沖輸出，在閃光燈泵浦脈沖過程中，諧振腔的Q值即被調制到某一較高值，即瞬間半打開Q開關，此時腔內開始形成激光振蕩，發出一個Q開關脈沖。然后在第一個泵浦脈沖周期內經過一段可調節時間，再一次完全打開Q開關，此時腔內再一次形成激光振蕩，發出第二個Q開關脈沖。通過對電光Q開關的調制高壓及打開時間的控制，可以得到1064nm雙脈沖輸出，脈寬在12ns以內，雙脈沖間隔5-150us可調。

????結合附圖2描述激光器結構。整個激光器主要由激光增益介質，泵浦源和泵浦腔組成。其中激光增益介質為Nd:YAG晶體。晶體兩端面嚴格平行。泵浦系統包括泵浦源2，泵浦電源3，電光Q開關電路4，其中泵浦源為脈沖氙燈泵浦。諧振腔采用正支虛共焦非穩腔設計。兩個腔鏡的焦距之差為腔長。

本發明的單燈泵浦雙脈沖激光器，重復頻率1-50Hz可調，雙脈沖間隔5-100us，1064nm單脈沖能量大于100mJ。

附圖說明

圖1為本激光器工作原理圖。第一個圖表示泵浦燈過程，第二圖表示諧振腔損耗值，第三圖表示反轉粒子數濃度，第四圖表示光子數密度。??