[發明專利]實現自動寬調諧的單頻連續波全固態鈦寶石激光器

有效

• 申請號: 201710343774.8
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN106961068B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 盧華東;靳丕铦;蘇靜;彭堃墀
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S3/106
• 分類號: H01S3/106;H01S3/081;H01S3/091
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

本發明涉及一種實現自動寬調諧的單頻連續波全固態鈦寶石激光器及方法。本發明的目的是解決現有的可調諧鈦寶石激光器及調諧方法中存在操作繁瑣復雜、調諧范圍窄及調諧精度低的技術問題。本發明的技術方案是：一種實現自動寬調諧的單頻連續波全固態鈦寶石激光器，包括泵浦源、鈦寶石晶體、四鏡環行激光諧振腔、寬帶光學單向器、雙折射濾波片、電光標準具、耦合系統、分束鏡、波長計、計算機、壓電控制器和壓電旋轉電機；本發明利用Labview自動控制程序實現鈦寶石激光器輸出波長的自動調諧，自動寬調諧裝置只需在控制界面上設定目標波長值，即可實現全固態連續單頻鈦寶石激光器輸出波長的調諧，不需要繁瑣復雜的操作過程，大大降低了人為操作的失誤率。

技術領域

本發明涉及可調諧鈦寶石激光器，尤其涉及一種實現自動寬調諧的單頻連續波全固態鈦寶石激光器及方法。

背景技術

全固態連續單頻可調諧鈦寶石激光器的輸出光譜范圍(700-1100nm)覆蓋了鉀、銣、銫等堿金屬原子的吸收線波段，因此可廣泛應用于原子俘獲與冷卻、原子時鐘、玻色愛因斯坦凝聚、量子存儲、光學磁力儀以及原子力顯微鏡等基于原子的科學研究實驗中。為了使輸出波長與不同種類的堿金屬原子的吸收波段相對應，鈦寶石激光器必須具有較寬的調諧范圍。目前人們采用不同的手段實現鈦寶石激光器的寬帶調諧，但絕大多數采用的裝置是手動調諧裝置，這使得鈦寶石激光器在使用過程中操作繁瑣復雜，增加了人為操作的失誤率，為科研工作帶來諸多不便。為了克服手動調諧的弊端，1996年，陳紅兵等人利用自行研制的波長計作為參考，通過設計反饋控制回路來實現鈦寶石激光器的自動調諧，然而其調諧范圍只有50nm，而且所用的雙折射濾波片的驅動裝置為步進馬達，限制了激光器調諧的精度(具體請參考，陳紅兵等，0.9-0.95μm波段鈦寶石激光器波長自動調諧實驗，量子電子學，第13卷第3期，259-264,1996)。1997 年，吳路生等人使用電腦控制步進電機去驅動水平轉臺，進而改變色散棱鏡的角度從而實現鈦寶石激光器的自動調諧(具體請參考，吳路生等，實用自動調諧的鈦寶石激光器，激光技術，第21卷第2期，104-105,1997)。然而他們實現的是脈沖鈦寶石激光器，而且其使用的步進電機及色散棱鏡作為調諧裝置直接限制了脈沖鈦寶石激光器的調諧精度。

發明內容

本發明的目的是解決現有的可調諧鈦寶石激光器及調諧方法中存在的操作繁瑣復雜、調諧范圍窄及調諧精度低的技術問題，提供一種實現自動寬調諧的單頻連續波全固態鈦寶石激光器及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種實現自動寬調諧的單頻連續波全固態鈦寶石激光器，包括泵浦源、鈦寶石晶體、四鏡環行激光諧振腔、寬帶光學單向器、雙折射濾波片、電光標準具、耦合系統、分束鏡、波長計、計算機、壓電控制器和壓電旋轉電機；所述耦合系統設在泵浦源的出射光路上，所述四鏡環行激光諧振腔設在耦合系統的出射光路上，所述鈦寶石晶體、寬帶光學單向器、電光標準具和壓電旋轉電機設在四鏡環行激光諧振腔的光路中，所述雙折射濾波片設在壓電旋轉電機中，所述分束鏡設在四鏡環行激光諧振腔的出射光路上，所述波長計設在分束鏡的反射光路上，波長計的信號輸出端經USB通訊接口與計算機的信號輸入端連接，計算機的信號輸出端口與壓電控制器的信號輸入端口連接，壓電控制器的信號輸出端口與壓電旋轉電機的信號輸入端口連接。

進一步地，所述的四鏡環行激光諧振腔由第一平凹鏡、第二平凹鏡、第一平面鏡和第二平面鏡構成；第一平凹鏡設在耦合系統的出射光路上，第二平凹鏡設在第一平凹鏡的透射光路上，第一平面鏡設在第二平凹鏡的反射光路上，第二平面鏡設在第一平面鏡的反射光路上；所述鈦寶石晶體以布儒斯特角設在第一平凹鏡和第二平凹鏡之間；所述寬帶光學單向器設在第二平面鏡和第一平凹鏡之間；所述電光標準具設在第一平面鏡和第二平面鏡之間；所述壓電旋轉電機設在第二平凹鏡和第一平面鏡之間。

進一步地，所述的寬帶光學單向器由外加磁場的磁致旋光晶體和自然旋光晶體組成，所述磁致旋光晶體和自然旋光晶體均以布儒斯特入射角放置在四鏡環行激光諧振腔的光路中。