[發明專利]自拉曼可控多波長激光器

有效

• 申請號: 201410306317.8
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104092091B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 鞏馬理;杜鵬飛;王巍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種既可實現單一波長輸出，又可實現多波長的分時調制輸出的自拉曼可控多波長激光器。

背景技術

激光的單色性在科研與生產中得到了廣泛應用。激光的單色性也決定了激光器的設計需要以單一波長的輸出為目的，因而大多數激光器均為基于單一激光介質的單波長激光器。近年來，隨著非線性光學效應研究的深入和相關變頻技術的快速發展，已有的激光技術可利用倍頻、光參量震蕩和拉曼效應等實現多波長激光束的輸出，但其結構均較為復雜。

現有技術中，為了實現可控產生多波長激光束，可利用部分拉曼晶體的各向異性，利用不同偏振態的基頻光注入到拉曼晶體中產生所需波長的激光束輸出(Wang,W.,Gong,M.L.,et?al.,Diode-pumped?Q-switched?Nd:YAG-KGW?Raman?laser?operating?in?two-color?modulation.Opt.Express，2010，18(3):2655-2661.)。該結構雖然能夠高效地輸出可控多波長激光束，但是需要兩種介質及其對應的諧振腔來實現，其中，一種用以產生基頻激光，一種用于變換頻率，并需要切換激光晶體和非線性變頻介質在各自諧振腔中的工作狀態，且需依賴多波長耦合輸出裝置用以耦合不同光路輸出的激光束，光路結構較為復雜，激光損耗也較大。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種自拉曼可控多波長激光器，以解決現有多波長激光器結構復雜，激光損耗大的問題，進而實現多種激光波長的可控輸出。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明提出了一種自拉曼可控多波長激光器，包括全反鏡、Q開關、偏振分束片、第一λ/2電光開關、波長分束片、自拉曼晶體和耦合輸出鏡；所述偏振分束片對S偏振波光束高度反射，對P偏振波光束高度透射；所述第一λ/2電光開關設定為基頻光的半波電壓；

所述全反鏡和耦合輸出鏡構建了基頻光諧振腔；

所述波長分束片和耦合輸出鏡構建了拉曼光諧振腔；

所述全反鏡、Q開關、偏振分束片、第一λ/2電光開關、波長分束片、自拉曼晶體和耦合輸出鏡依序設置成直腔或類似直腔的結構。

所述自拉曼晶體為集激光產生和拉曼頻率變換于一身的各向異性晶體，所述自拉曼晶體沿折射率橢球N_p方向切割，輸出基頻光λ₀，拉曼頻移寬度依基頻光的偏振態而定，基頻偏振方向沿N_g方向，輸出拉曼光λ₁₁，基頻偏振方向沿N_m方向，輸出拉曼光λ₁₂。

優選地，所述全反鏡鍍有基頻光高反膜、拉曼光λ₁₁和拉曼光λ₁₂的高反膜，所述耦合輸出鏡鍍有基頻光高反膜和兩個拉曼光λ₁₁、λ₁₂的耦合輸出膜片，所述波長分束片置于所述第一λ/2電光開關與所述自拉曼晶體之間，對基頻光高度透射，對拉曼光高度反射。

本發明還提出了另一種自拉曼可控多波長激光器，包括全反鏡、Q開關、偏振分束片、第一λ/2電光開關、波長分束片、自拉曼晶體和耦合輸出鏡；所述偏振分束片對S偏振波光束高度反射，對P偏振波光束高度透射；所述第一λ/2電光開關設定為基頻光的半波電壓；

所述全反鏡和耦合輸出鏡構建了基頻光諧振腔；

所述波長分束片和耦合輸出鏡構建了拉曼光諧振腔；

所述全反鏡、Q開關、偏振分束片、第一λ/2電光開關、波長分束片、自拉曼晶體和耦合輸出鏡依序設置成直腔或類似直腔的結構；

優選地，所述全反鏡鍍有基頻光和拉曼光λ₁₂高反膜以及拉曼光λ₁₁高透膜，所述耦合輸出鏡鍍有基頻光和拉曼光λ₁₂耦合輸出膜片以及拉曼光λ₁₁高透膜，所述波長分束片置于所述第一λ/2電光開關與所述自拉曼晶體之間，對基頻光和拉曼光λ₁₁高度透射，對拉曼光λ₁₂高度反射。

優選地，還包括置于所述耦合輸出鏡與所述自拉曼晶體之間的偏振態-波長分束片和置于所述偏振態-波長分束片的光反射方向的基頻光全反鏡；

所述偏振態-波長分束片對基頻S偏振光高度反射，對基頻P偏振光高度透射，對非線性變換光束沒有偏振選擇性且高度透射；