[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有多波長(zhǎng)輸出的角動(dòng)量可調(diào)諧全固態(tài)激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310060070.1
• 申請(qǐng)日: 2013-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151700A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于浩海;張懷金;王奕程;趙永光;王正平;王繼揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/16
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/16;H01S3/08;H01S3/081;H01S3/10
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有多波長(zhǎng)輸出的角動(dòng)量可調(diào)諧全固態(tài)激光器，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，激光的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可以說(shuō)激光已經(jīng)并且正在改變著我們的生產(chǎn)和生活，提升了和正在提升著我們的國(guó)民經(jīng)濟(jì)。在激光的眾多領(lǐng)域中，具有角動(dòng)量的激光成為近幾年研究的重點(diǎn)，因其光子具有角動(dòng)量，在光通訊、冷原子囚禁、動(dòng)態(tài)光存儲(chǔ)、量子計(jì)算以及光捏等光學(xué)領(lǐng)域特別是量子光學(xué)領(lǐng)域有著重要的需求和應(yīng)用。多波長(zhǎng)激光由于具有同時(shí)輸出多種光子的優(yōu)點(diǎn)，且可以用于太赫茲的產(chǎn)生，具有著單波長(zhǎng)激光所不具有的優(yōu)勢(shì)，也是一直以來(lái)激光發(fā)展的重要方向。單波長(zhǎng)激光只具有單一能量光子，經(jīng)過(guò)模式轉(zhuǎn)換技術(shù)所產(chǎn)生的具有角動(dòng)量的激光也只具有單一能量光子。只能通過(guò)不同波長(zhǎng)激光組合實(shí)現(xiàn)。

正是針對(duì)目前對(duì)具有多波長(zhǎng)輸出且具有角動(dòng)量的全固態(tài)激光器的重要需求和現(xiàn)狀，我們提供一種具有多波長(zhǎng)輸出的角動(dòng)量可調(diào)諧全固態(tài)激光器。該類(lèi)激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、不同能量光子角動(dòng)量同步可調(diào)諧以及可進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)勢(shì)，為激光器家族添加了一類(lèi)新的成員。

CN102684061A（2012.5山大）涉及一種穩(wěn)定脈沖能量的全固態(tài)角動(dòng)量可調(diào)諧激光器。包括泵浦源，光學(xué)耦合系統(tǒng)，諧振腔，固體激光介質(zhì)、可飽和吸收體，泵浦源為半導(dǎo)體激光二極管，固體激光介質(zhì)為摻雜型激光材料Nd:YAG或Nd:YVO4，可飽和吸收體為Cr:YAG或GaAs晶體，所述諧振腔由輸入鏡和輸出鏡組成，或由固體激光介質(zhì)入射面的鍍膜與可飽和吸收體出射面的鍍膜組成。該發(fā)明的激光器輸出激光為具有固定能量的脈沖激光且具有光學(xué)角動(dòng)量，通過(guò)改變泵浦光的功率,可實(shí)現(xiàn)角動(dòng)量的連續(xù)變化。該發(fā)明的激光器可用于光通訊、冷原子囚禁、動(dòng)態(tài)光存儲(chǔ)、量子計(jì)算等方面。該可調(diào)諧激光器成本低、體積小、調(diào)整靈活、能量穩(wěn)定、峰值功率高、角動(dòng)量可調(diào)諧。該發(fā)明雖然角動(dòng)量可調(diào)，但不可實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)同時(shí)輸出。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前對(duì)具有多波長(zhǎng)角動(dòng)量的激光器的重要需求和現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、具有多波長(zhǎng)輸出的角動(dòng)量可調(diào)諧全固態(tài)激光器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是采用以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

一種具有多波長(zhǎng)輸出的角動(dòng)量可調(diào)諧全固態(tài)激光器，由泵浦源（1）、光學(xué)耦合系統(tǒng)（2）、輸入鏡（3）、固體激光介質(zhì)（4）、輸出鏡（5）和柱面鏡模式變換透鏡組（6）依光路方向順序排列而成，輸入鏡（3）鍍以對(duì)泵浦光高透、對(duì)振蕩光高反射的介質(zhì)膜，輸出鏡（5）鍍以對(duì)振蕩光部分反射的介質(zhì)膜。

根據(jù)本發(fā)明，所述的泵浦源為半導(dǎo)體激光二極管（LD），其輸出波長(zhǎng)為針對(duì)固體激光材料的吸收波長(zhǎng)；進(jìn)一步優(yōu)選的泵浦源輸出波長(zhǎng)為808nm的InGaAs的半導(dǎo)體激光二極管，泵浦方式是端面泵浦。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的輸入鏡（3）鍍以對(duì)泵浦光高透、對(duì)振蕩光高反射的介質(zhì)膜是在輸入鏡泵浦端表面鍍以對(duì)泵浦波光透過(guò)率≥90%的介質(zhì)膜，另一端表面鍍以對(duì)振蕩光反射率≥99%的介質(zhì)膜。

根據(jù)本發(fā)明，所述的輸出鏡（5）鍍以對(duì)振蕩光部分反射的介質(zhì)膜是指在輸出鏡靠近激光介質(zhì)的一端表面鍍以對(duì)振蕩光透過(guò)率為2~20%的介質(zhì)膜。

根據(jù)本發(fā)明，所述的輸出鏡（5）俯仰角度可調(diào)，以輸出鏡垂直軸向?yàn)榛鶞?zhǔn)角度可調(diào)范圍在-5°至+5°。以改變諧振腔菲涅爾數(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)不同階模式的激光輸出。

根據(jù)本發(fā)明，所述的固體激光介質(zhì)（4）為可產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光輸出的激光材料，選自Nd:Lu₂O₃和Nd:Y₃Ga₅O₁₂晶體或陶瓷，Nd摻雜濃度為0.05-at.％~20-at.％，固體激光介質(zhì)長(zhǎng)度為0.5mm~50mm。固體激光介質(zhì)入射面和/或出射面可鍍以對(duì)振蕩光以及泵浦光高透過(guò)的介質(zhì)膜，也可以不鍍膜。

所述的柱面鏡模式變換透鏡組（6）為一對(duì)焦距f相同的柱面鏡，兩柱面鏡距離為f，通過(guò)該透鏡組對(duì)光束的變換作用，厄米高斯HG_0n模式可轉(zhuǎn)換為拉蓋爾高斯LG_0n模式。

所述柱面鏡焦距f為1~500mm，優(yōu)選為30~50mm，進(jìn)一步優(yōu)選為50mm；柱面鏡通光端面可鍍以對(duì)振蕩光高透過(guò)的介質(zhì)膜，也可以不鍍膜；優(yōu)選的，所述柱面鏡通光端面鍍以對(duì)振蕩光透過(guò)率≥90%的介質(zhì)膜。

根據(jù)本發(fā)明，所述的輸入鏡（3）是平面鏡或凹面鏡，或者是固體激光介質(zhì)（4）入射面鍍以對(duì)泵浦波光透過(guò)率≥90%、對(duì)振蕩光反射率≥99%的介質(zhì)膜。所述輸出鏡（5）平面鏡或凹面鏡。