[發(fā)明專利]基于光偏振扭轉(zhuǎn)提高弱泵浦激光效率的激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610243537.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105720469B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王超;金光勇;陳薪羽;于永吉;吳春婷;董淵;李述濤;王宇恒;李洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08;H01S3/081;H01S3/0941
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 22210
• 代理人: 于曉慶

基于光偏振扭轉(zhuǎn)提高弱泵浦激光效率的激光器，涉及激光器領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有激光器存在的激光轉(zhuǎn)化效率低的問(wèn)題。該激光器包括：兩個(gè)全反鏡、1/4波片、激光增益介質(zhì)、偏振片、輸出鏡和泵浦源。本發(fā)明利用光偏振特性，實(shí)現(xiàn)激光器諧振腔往返時(shí)間內(nèi)振蕩光四次通過(guò)激光增益介質(zhì)，此時(shí)4gl＞L?lnR，g為激光增益介質(zhì)增益，l為激光增益介質(zhì)長(zhǎng)度，L為激光器固有損耗，R為輸出鏡反射率，激光實(shí)現(xiàn)振蕩輸出；當(dāng)激光器諧振腔損耗不變時(shí)，激光增益只需要原來(lái)激光增益的一半，激光器諧振腔泵浦閾值降低為原來(lái)的一半，在降低激光器諧振腔泵浦閾值的同時(shí)提高了激光轉(zhuǎn)化效率，激光器諧振腔泵浦閾值降幅最低達(dá)到50％，更容易實(shí)現(xiàn)激光輸出，從而極大地改善低功率泵浦激光轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光偏振扭轉(zhuǎn)提高弱泵浦激光效率的激光器。

背景技術(shù)

激光器實(shí)現(xiàn)輸出的兩個(gè)關(guān)鍵因素是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和激光器諧振腔，其中激光器諧振腔用來(lái)實(shí)現(xiàn)正反饋。激光器諧振腔的形式分為駐波腔和環(huán)形腔，駐波腔由高反鏡和輸出鏡組成，而環(huán)行腔由多個(gè)全反鏡和輸出鏡組成。這兩種諧振腔在往返時(shí)間內(nèi)，振蕩光雙次經(jīng)過(guò)激光增益介質(zhì)，單次經(jīng)過(guò)輸出鏡。當(dāng)激光增益大于諧振腔損耗時(shí)，激光實(shí)現(xiàn)振蕩輸出，即2gl＞L-lnR，式中g(shù)為激光增益介質(zhì)的增益，l為激光增益介質(zhì)的長(zhǎng)度，L為激光器固有損耗，R為輸出鏡的反射率。

隨著激光器應(yīng)用領(lǐng)域不斷推廣，低閾值、高轉(zhuǎn)換效率成為固體激光器發(fā)展的一個(gè)重要方向。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，目前主要通過(guò)從泵浦源、激光增益介質(zhì)選擇方面來(lái)實(shí)現(xiàn)，從以前的閃光燈泵浦到現(xiàn)在的半導(dǎo)體泵浦以及優(yōu)良激光晶體材料的選擇。雖然通過(guò)這些途徑能夠降低激光器諧振腔泵浦閾值來(lái)提高泵浦激光轉(zhuǎn)化效率，但是激光器泵浦激光轉(zhuǎn)化效率的發(fā)展嚴(yán)重受泵浦源發(fā)展水平、激光晶體材料開(kāi)發(fā)的制約。因此，如何改善低功率泵浦激光轉(zhuǎn)化效率成為激光器發(fā)展的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有激光器存在的激光轉(zhuǎn)化效率低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于光偏振扭轉(zhuǎn)提高弱泵浦激光效率的激光器。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的基于光偏振扭轉(zhuǎn)提高弱泵浦激光效率的激光器，包括：全反鏡一、1/4波片、激光增益介質(zhì)、偏振片、全反鏡二、輸出鏡和泵浦源，所述全反鏡一、1/4波片、激光增益介質(zhì)、偏振片和輸出鏡組成激光器諧振腔；

所述泵浦源發(fā)出的泵浦光照射至激光增益介質(zhì)，當(dāng)激光增益介質(zhì)的增益達(dá)到激光器諧振腔泵浦閾值時(shí)，諧振腔內(nèi)激光開(kāi)始振蕩，由于諧振腔內(nèi)偏振片的作用，通過(guò)偏振片靠近輸出鏡端的偏振方向?yàn)樗絇偏振，水平P偏振光依次經(jīng)偏振片高透、激光增益介質(zhì)放大、1/4波片作用后變成圓偏振光，依次經(jīng)全反鏡一反射、1/4波片作用后變成垂直S偏振光，依次經(jīng)激光增益介質(zhì)放大、偏振片高反射作用后入射至激光器諧振腔外的全反鏡二，經(jīng)全反鏡二反射回激光器諧振腔內(nèi)，垂直S偏振光經(jīng)偏振片高反射作用后入射至激光增益介質(zhì)、1/4波片、全反鏡一組成的支路中；

垂直S偏振光依次經(jīng)激光增益介質(zhì)放大、1/4波片作用后變成圓偏振光，依次經(jīng)全反鏡一反射、1/4波片作用后變成水平P偏振光，依次經(jīng)激光增益介質(zhì)放大、偏振片高透過(guò)作用后入射至輸出鏡，經(jīng)輸出鏡反射再次進(jìn)入偏振片，按照上述過(guò)程完成一次完整振蕩，最終通過(guò)輸出鏡輸出激光。

進(jìn)一步的，在一次完整的振蕩時(shí)間內(nèi)，振蕩光在偏振片與輸出鏡之間往返兩次，在偏振片、激光增益介質(zhì)、1/4波片和全反鏡一之間往返四次，此時(shí)4gl＞L-lnR，式中：g為激光增益介質(zhì)的增益，l為激光增益介質(zhì)的長(zhǎng)度，L為激光器固有損耗，R為輸出鏡的反射率，激光實(shí)現(xiàn)振蕩輸出；當(dāng)激光器諧振腔損耗不變時(shí)，此時(shí)激光增益只需要原來(lái)激光增益的一半，激光器諧振腔泵浦閾值降低為原來(lái)的一半，達(dá)到改善低功率泵浦激光轉(zhuǎn)化效率的目的。

進(jìn)一步的，所述全反鏡一和全反鏡二表面均鍍有1064nm激光輸出波長(zhǎng)完全反射膜或946nm激光輸出波長(zhǎng)完全反射膜。