[發明專利]RTP電光調Q氣流氟化氫激光器

在審

• 申請號: 201310579574.4
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN104659645A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 王元虎;多麗萍;金玉奇;唐書凱;李留成;于海軍;汪健;曹靖;康元福
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01S3/115
• 分類號: H01S3/115
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 劉陽

技術領域

本發明屬于化學激光器件領域，具體涉及一種電光調Q氣流氟化氫激光器。

背景技術

中紅外波段的激光在光電對抗、激光遙感、激光探測以及成分分析等領域都有著重要的應用。氣流氟化氫激光器工作在2.6-3.0μm的中紅外波段范圍內，具有高功率、高效率、工程放大性好等優點，是所期望的實用相干光源。目前，氣流氟化氫激光器大多是以連續波運行，如果激光器能以高峰值功率脈沖運行，其工作效率可以提高數十倍，這使得連續波氣流氟化氫激光的脈沖化成為人們感興趣的問題。

目前實現氣流氟化氫激光脈沖輸出的方法主要采用機械調制，這種調制方法通過機械振動實現激光器脈沖運轉，屬于慢調制類型，且噪聲較大，很難得高重復頻率、高峰值功率的脈沖激光運行。采用聲光調Q技術，可以實現幾十千赫茲甚至上百千赫茲的脈沖激光輸出，但聲光開關是基于光線偏折原理，很難將腔內振蕩光完全衍射出諧振腔，因此單程消光比較低，不適用于增益較高的激光器中。采用電光調Q技術可以獲得脈沖寬度窄、峰值功率高的穩定巨脈沖激光，適用于2-3μm中紅外波段的電光晶體主要有鈮酸鋰（LN）、偏硼酸鋇（BBO）和磷酸鈦氧銣（RTP）。LN晶體由于具有強烈彈光效應，損傷閾值低，在高重頻下會出現壓電環現象，因此不適用于高功率高重復頻率激光器中。BBO晶體需要高頻高壓電源來驅動，因此限制了大尺寸晶體的應用。RTP晶體具有較大的電光系數和較高的損傷閾值，并且不存在壓電環現象，所需的驅動電壓比BBO晶體要小得多，因此對于氣流氟化氫激光的電光調Q來說，RTP晶體是最佳選擇。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供一種電光調Q氣流氟化氫激光器。該激光器采用RTP晶體電光調Q的方法實現諧振腔高Q值和低Q值的周期性突變，從而實現氣流氟化氫激光器的脈沖輸出。其具有開關時間短、峰值功率高、激光同步性和穩定性高等優點。

為實現本發明的目的，具體技術解決方案是：

RTP電光調Q氣流氟化氫激光器，沿輸出激光的前進方向，在光軸上依次設置有平凹反射鏡、氟化氫增益介質區、布儒斯特片、平凸透鏡、平凹透鏡、電光Q開關、1/4波片、平面衍射光柵。

本發明激光裝置的工作過程如下：激光器內的反應介質發生化學反應后在諧振腔內產生受激輻射光，經過布儒斯特片后變為線偏振光，經過平凸透鏡和平凹透鏡組成的縮束器進行縮束后進入到電光Q開關。RTP電光Q開關的驅動電源對Q開關施加周期性的1/4波電壓。當驅動電源輸出低電壓時，線偏振光經過Q開關后振動方向不發生改變，兩次穿過1/4波片后振動方向改變了90度，并被布儒斯特片反射出諧振腔，此時諧振腔處于低Q值狀態，無法形成激光振蕩。當Q開關驅動電源輸出高電壓時，腔內輻射光兩次經過Q開關和1/4波片，其振動方向不發生改變，諧振腔處于高Q值狀態，反轉粒子數瞬間躍遷至下能級，從而形成巨脈沖，最終激光由平面衍射光柵的零級衍射耦合輸出。通過對驅動電源施加調制信號，實現諧振腔低Q值和高Q值的周期性突變，從而實現激光器的調Q脈沖輸出。

所述的平凸透鏡、平凹透鏡的材料為CaF₂，每塊透鏡的前后表面均鍍有增透膜。平凸透鏡和平凹透鏡組成縮束器。

所述的布儒斯特片為藍寶石晶體，與光軸的夾角為60.5度。

所述的電光Q開關采用雙晶體結構，由兩塊相同尺寸的磷酸鈦氧銣晶體構成，每塊晶體的前后兩個通光表面均鍍有增透膜。

所述的電光Q開關由與其匹配的電源驅動器控制，采用外加方波升壓式調制，可以實現1Hz-10kHz連續調節。

所述的1/4波片為晶體結構，由釩酸釔晶體構成，晶體的前后表面均鍍有增透膜。

所述的平面衍射光柵以Littrow自準直方式放置，氟化氫激光以平面衍射光柵的一級衍射在由平凹反射鏡、氟化氫增益介質區、布儒斯特片和平面衍射光柵組成的諧振腔內進行振蕩放大，由平面衍射光柵的零級耦合輸出。

本發明具有以下優點：

1.采用電光調Q的方法實現連續氟化氫激光脈沖化，其開關時間短，效率高，同步性和穩定性能高，可以實現脈沖寬度窄、高峰值功率的激光輸出。

2.采用RTP晶體作為調Q晶體，其電光系數較大，具有較高的損傷閾值，并且不存在壓電環現象，所需的驅動電壓相對較小，采用雙晶體結構可以消除雙折射的影響，有利于獲得較大功率的中紅外激光輸出。

附圖說明

圖1為本發明RTP電光調Q氣流氟化氫激光器的結構示意圖；