[發明專利]一種基于能級跳變的可變波長激光器

無效

• 申請號: 201310392567.3
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103500916A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 莊鳳江;蒲繼雄;吳逢鐵
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H01S3/101
• 分類號: H01S3/101;H01S3/0941;H01S3/10
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

技術領域

本發明涉及固體激光領域，特別是一種基于能級跳變的可變波長激光器。

背景技術

全固態激光器（DPSSL，Diode?Pumped?Solid?State?Laser）是激光技術的重要發展方向之一。全固態激光器具有效率高、性能可靠、重量輕、結構簡單緊湊、輸出光束質量好，功率穩定性較高和價格低等實用化的優點。這些獨特的優勢使其擁有廣闊的應用前景；小到微納加工、視網膜治療，大到汽車、鉆井機、航天航空制造。同時，它已滲透至各個學科領域，包括半導體物理、激光晶體材料研究、非線性晶體材料研究、激光信息存儲、激光材料加工、激光醫學及生物學、激光投影顯示及軍用激光技術等，極大地促進了這些領域的技術進步。

可變波長激光器具有廣泛的應用前景，可用于光譜學、光化學、醫學、生物學、集成光學、污染監測、半導體材料加工、信息處理和通信等。可變波長激光器與可調諧激光器具有相似性，但其主要的區別在于輸出波長調節的連續性。后者是指在一定范圍內可以連續改變激光輸出波長的激光器；前者的輸出波長調節則是非連續的、跳躍變化的。

大多數可調諧激光器都使用具有寬的熒光譜線的工作物質。構成激光器的諧振腔只在很窄的波長范圍內才有很低的損耗。實現激光波長調諧的原理大致有三種。第一種是通過某些元件（如光柵）改變諧振腔低損耗區所對應的波長來改變激光的波長。第二種是通過改變某些外界參數（如磁場、溫度等）使激光躍遷的能級移動。第三種是利用非線性效應實現波長的變換和調諧（如受激喇曼散射、光二倍頻，光參量振蕩）。屬于第一種調諧方式的典型激光器有染料激光器、金綠寶石激光器、色心激光器、可調諧高壓氣體激光器和可調諧準分子激光器。

目前為止，所有可調諧激光器都是基于上述三種原理獲得的，但是這些方法不能有效地克服調制元件和調制參數的微小變化對激光輸出波長和功率的影響，激光器輸出波長和功率存在不穩定性。針對這些問題，本發明對此進行了改進，提出了一種基于能級跳變的可變波長激光器。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于能級跳變的可變波長激光器，其可提高激光器輸出波長和功率的穩定性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于能級跳變的可變波長激光器，包括半導體激光泵浦系統和用于形成激光振蕩的光學諧振腔；所述的光學諧振腔內沿光路同時依序放置具有準三能級結構的激光晶體，調制偏振態的偏振元件，以及相位延遲片。

所述光學諧振腔采用直線諧振腔或折疊諧振腔。

所述具有準三能級結構的激光晶體采用Nd:YAG晶體、Yb:YAG晶體、Ho:YAG晶體、Tm:YAG晶體、Tm:YLF晶體和Er,Yb:YAG晶體中的一種；或或采用上述任一晶體并于前端鍵合對應的基質晶體所獲得的復合激光晶體。

所述半導體激光泵浦系統的發射波長在所述激光晶體中激活離子的強吸收峰附近。

所述相位延遲片為半波片、四分之一波片或具有相位延遲功能的波片。

所述偏振元件采用分光棱鏡或偏振片。

所述偏振元件和相位延遲片在光學諧振腔內的位置互換，達到相同效果。

所述光學諧振腔內于所述激光晶體與所述相位延遲片之間還設置有用以產生ns和ps級的脈沖激光的調Q器件。

所述調Q器件為電光調Q裝置、聲光調Q裝置、被動調Q元件或可飽和吸收體。

所述激光晶體和偏振元件由帶布魯斯特切角的激光晶體來替代。

采用上述方案后，本發明一種基于能級跳變的可變波長激光器，采用具有準三能級結構的激光晶體，選擇有效的泵浦系統使激光晶體在光學諧振腔內形成激光振蕩并產生基頻光；通過在諧振腔內設置偏振元件和相位延遲片的組合裝置來控制可變波長激光器的輸出特性。本發明利用激光晶體的能級結構特征，借助偏振元件和相位延遲片組合裝置實現激光下能級的選擇；激光器輸出波長和功率只在下能級跳變時發生變化，調制元件的微小變化則不會引起激光波長和功率的變化，從而使激光器穩定性大大提高。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖；

圖2為本發明實施例二的結構示意圖；

圖3為本發明實施例三的結構示意圖；

圖4為本發明實施例四的結構示意圖；

圖5為本發明實施例五的結構示意圖。

其中，1：半導體激光器端面泵浦系統；2：輸入腔鏡；3：激光晶體；4：相位延遲片；5：第一偏振元件；50：第二偏振元件；6：直腔全反鏡；7：折疊腔鏡；8：折疊腔全反鏡；9：帶有布魯斯特切角的激光晶體。