[實用新型]一種采用晶體折射率調制的波長可調諧固體激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320120047.2
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN203242912U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 魏巍;常軍;朱存光;孫柏寧;王強;劉曉慧;高婷
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01S3/107
• 分類號: H01S3/107;H01S3/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本實用新型涉及一種采用晶體折射率調制的波長可調諧固體激光器，屬激光晶體折射率調制技術領域。?

背景技術

晶體的使用在生活和科研中都有著舉足輕重的作用，而實現(xiàn)對晶體折射率的調制就成為一項特別重要的技術。晶體折射率的調制在光學和光通信中十分關鍵，尤其是在光通信領域中。目前，光通信速率已進入40Gb/s速率時代，隨著光通信網絡不斷發(fā)展和擴大，速率也不斷提高，對波長的需求也越來越多。波長可調諧激光器能夠大大減輕密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)在光源配置、備份和維護上的巨大壓力，大大提高了網絡系統(tǒng)的性價比，在寬帶光網絡中具有很大的應用潛力。而控制晶體折射率則成為可調諧激光器核心技術。晶體折射率調制的現(xiàn)有方法有溫度調節(jié)、摻雜離子控制等，這些方法調制速度緩慢，而且精度差、效率低、成本難以控制，因此限制了晶體在很多方面的應用。?

論文“一種線性聲光調制驅動電源的研制”[重慶工學院電子信息與自動化學院徐霞，余成波，涂巧玲]中提到了一種聲光調制的方法和補償電路并進行了對比。純粹的聲光調制方法中聲光調制器具有一定的非線性度，對調制精度產生一定的限制；經過補償?shù)南到y(tǒng)過于復雜，不適用于低成本、小型化和大范圍使用。?

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術的缺陷和不足，本實用新型提供了一種采用晶體折射率調制的波長可調諧固體激光器，利用電場對晶體折射率進行調制以實現(xiàn)低成本、高精度、快速調制波長的波長可調諧固體激光器。?

為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案如下：?

一種采用晶體折射率調制的波長可調諧固體激光器，包括全反鏡、半反鏡構成激光器的諧振腔、激勵能源和增益介質，激勵能源和增益介質位于諧振腔內構成激光器的基本結構，其特征在于在諧振腔內位于增益介質之后放置晶體，在與激光傳播方向相垂直方向上對晶體施加以電場，通過電場對晶體折射率進行調制以實現(xiàn)固體激光器的波長可調諧。?

所述的用于進行折射率調節(jié)的晶體是KDP、ADP、石英、ZnS、GaAs、ZnTe、CdTe、GaP、LiNbO₃、LiTaO₃、BaTiO₃晶體中的一種。?

所述的對晶體施加的電場其電場強度大小是可變的，電場強度范圍為0-1.43·10¹⁰V/m之間。?

上述一種采用晶體折射率調制的波長可調諧固體激光器的工作方法，步驟如下：?

1）擺放全反鏡和半反鏡，使他們構成光學諧振腔；?

2）打開激勵能源開關，激勵能源工作使增益介質中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉，處于上能級的粒子數(shù)增加；?

3）打開電場開關使電場施加在晶體上；?

4）經過一段時間開始有激光輸出時，改變施加在晶體上的電場的電場強度，晶體折射率發(fā)生變化，輸出激光的波長也隨之發(fā)生變化，輸出激光經過耦合器耦合入光纖或準直器直接出射使用。?

本實用新型原理如下：光波在介質中的傳播規(guī)律受到介質折射率分布的制約，而折射率的分布又與其介電常數(shù)密切相關，當晶體上施加電場之后，將引起束縛電荷的重新分布，并可能導致離子晶格的微小形變，其結果將引起介電常數(shù)的變化，最終導致晶體折射率的變化，?所以折射率成為外場E的函數(shù)。本實用新型中將調制晶體放入激光器諧振腔內，激光器輸出光波長的公式為λ=2ηL/c其中λ為激光器諧振波長，η為折射率，C為真空中的光速（3·10⁸m/s），ηL為等效腔長，若將折射率為n長度為l(l<L)的晶體放入激光器諧振腔內，則等效腔長變?yōu)?(n*1+L-1)，即激光器輸出光波長的公式為λ=2(n*1+L-1)/c。因此我們可以看出，激光器諧振腔長、晶體等效長度均不變的情況下，激光器輸出光波長與晶體折射率η成一定的函數(shù)關系，此為本實用新型的理論基礎。?

本實用新型結構圖如圖1所示，其中：?

1為全反鏡，2為半反鏡，1、2構成光學諧振腔。光學諧振腔的作用有產生和維持光振蕩、確定激光方向、選頻和選偏振，而我們使用的是其選頻的作用。?

激勵能源3的作用是為了使工作介質中出現(xiàn)粒子數(shù)反轉，使用電激勵或光激勵等方法去激勵原子體系，使處于上能級的粒子數(shù)增加。?

增益介質4具有一定的能級結構，用來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉，工作物質具有亞穩(wěn)能級使受激輻射占主導地位。?

晶體5的電荷分布可以通過電場6進行控制調整，從而引起介電常數(shù)的變化，最終導致折射率的變化。將晶體放置在諧振腔中可以改變諧振腔的等效長度，從而改變輸出激光的頻率等特性。?