[發明專利]基于電光晶體調諧腔長的種子注入單頻脈沖激光器

有效

• 申請號: 201310468687.7
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103779776B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 朱小磊;張俊旋;臧華國
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/105
• 分類號: H01S3/105
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及單頻激光器，特別是一種基于電光晶體調諧腔長的種子注入單頻脈沖激光器。

背景技術

單頻脈沖激光器在激光雷達、高分辨率激光光譜、相干通信、精密檢測、引力波探測等領域有著廣泛的應用。目前脈沖激光器中實現單頻普遍采用的技術路線就是種子注入方法。獲得高可靠的種子注入效果的關鍵在于種子光頻率與從動腔的某個縱模頻率匹配。所以在種子注入激光器中需要一個腔長控制系統對從動腔的腔長進行控制。

常用的腔長控制技術有建立時間最小化技術和諧振探測技術。上述兩種腔長控制技術都是將壓電陶瓷固定在激光器的腔鏡上，壓電陶瓷驅動電源給壓電陶瓷施加電壓來改變腔長。一方面，由于壓電陶瓷存在機械振蕩和非線性效應，使得系統對從動腔的腔長的控制和反饋的精度受到了限制，進而影響輸出激光的頻率穩定性。另一方面，想要進一步提高激光器的工作重頻，對壓電陶瓷的驅動要求會增加，壓電陶瓷的響應會逐漸變差，使用壽命會減少，進而導致系統穩定性變差。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于電光晶體調諧腔長的種子注入單頻脈沖激光器。該激光器具有工作重頻高、頻率穩定性高、抗干擾能力強、壽命長和結構緊湊的特點，不僅能適應一般的工作環境要求，還能適應機載和星載要求。

本發明的基本思想是：

在種子注入單頻脈沖激光器從動腔中插入電光晶體，利用電光晶體的電光效應，通過調整從動腔中電光晶體的方向，使得外加電場不改變種子光的偏振狀態，僅僅改變其相位。在每個泵浦周期，電光晶體驅動電源給電光晶體施加一線性斜坡電壓，電光晶體的折射率隨之線性變化，進而改變光學腔長。光電二極管檢測到種子光經過從動腔形成的干涉信號的峰值后，打開調Q開關，隨即輸出單頻脈沖激光。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于電光晶體調諧腔長的種子注入單頻激光器，特點在于其結構包括腔外種子注入光路、折疊從動諧振腔、電學控制處理三部分：

所述的腔外種子注入光路部分包括種子激光器，沿該種子激光器的激光輸出方向依次是隔離器、第一半波片、第一四分之一波片、與光路成45°放置的第一反射鏡和第二反射鏡、第一耦合透鏡、第二耦合透鏡組成，所述的45°反射鏡組使種子光進入所述的折疊從動諧振腔內，并且種子光與所述的折疊從動腔的振蕩光路一致；

所述的折疊從動諧振腔依次由后腔鏡、調Q晶體、第二四分之一波片、布儒斯特角起偏器、第三四分之一波片、第一分光鏡、增益介質、第二分光鏡、第四四分之一波片、第二半波片、電光晶體、輸出鏡組成。該折疊從動諧振腔采用雙端泵浦，一端為第一泵浦源，另一端為第二泵浦源。

所述的電學控制處理部分由光電二極管、時序控制系統、泵浦驅動電源、電光晶體驅動電源、調Q電路組成。所述的光電二極管設置在所述的布儒斯特角起偏器的反射光方向。所述的時序控制系統的輸入端與所述的光電二極管的輸出端相連，所述的時序控制系統的輸出端分別與所述的泵浦驅動電源的輸入端、所述的電光晶體驅動電源的輸入端，所述的調Q電路的輸入端相連。所述的泵浦驅動電源的輸出端與所述的第一泵浦源和第二泵浦源的輸入端相連，所述的電光晶體驅動電源的輸出端與所述的電光晶體的輸入端相連，所述的調Q電路的輸出端與所述的調Q晶體的輸入端相連。

所述的種子激光器輸出單頻連續激光，線寬在kHz量級。

所述的隔離器防止從動腔產生的激光損傷種子激光器。

所述的第一半波片和第一四分之一波片可以產生滿足諧振探測要求的橢圓偏振光。

所述的第一耦合透鏡和第二耦合透鏡對種子光束進行變換耦合。

所述的調Q晶體、第二四分之一波片、布儒斯特角起偏器構成電光調Q開關。

所述的第三四分之一波片和第四四分之一波片用來消除駐波腔的空間燒孔效應。

所述的第二半波片是為了調整種子光的偏振態，使其與電光晶體的感應折射率主軸的方向一致。

所述的時序控制系統的控制過程包括下列步驟：

1.所述的時序控制系統在每一個周期給所述的泵浦驅動電源發出觸發信號，泵浦驅動電源檢測到觸發信號后給所述的第一泵浦源和第二泵浦源進行泵浦；

2.所述的時序控制系統給所述的電光晶體驅動電源發出觸發信號。該電光晶體驅動電源向所述的電光晶體施加線性斜坡掃描電壓對腔長進行掃描；

3.所述的時序控制系統接收所述的光電二極管的信號，當檢測到干涉信號峰值時，向所述調Q電路發出觸發信號。該調Q電路接收到觸發信號后向所述的調Q晶體輸出電壓，激光器隨即輸出單頻脈沖激光。