[發明專利]一種基于增益介質空間位移的單頻激光器

在審

• 申請號: 201910147798.5
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109713558A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 盛泉;馬漢超;史偉;丁欣;吳亮;姚建銓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種基于增益介質空間位移的單頻激光器，所述單頻激光器包括：泵浦源發射激光增益介質吸收帶內的泵浦光，經耦合透鏡組聚焦后進入激光增益介質；激光增益介質吸收泵浦光、形成粒子數反轉，產生激光增益；激光增益隨泵浦功率增大而提高，當激光增益大于激光全反鏡和激光輸出鏡構成的激光諧振腔的損耗時，腔內形成激光振蕩經激光輸出鏡輸出；致動器件驅動所述激光增益介質沿通光方向不斷小幅移動，當激光增益介質的縱向行程大于半個激光波長時，激光增益介質內任意位置處所對應的激光駐波強度均能經歷波腹到波節的完整的周期變化過程，從而使其中的反轉粒子數得到均勻的提取，消除空間燒孔效應，以駐波腔結構實現激光器的單頻運轉。

技術領域

本發明涉及激光器領域，尤其涉及一種基于增益介質空間位移的單頻激光器。

背景技術

單頻激光，即單縱模、單橫模的激光，具有光譜線寬窄、穩定性高、相干性好等諸多優點，在光譜學、遙感、原子物理等科學領域有廣泛且重要的應用。自由運轉的固體激光器一般運轉在多縱模狀態，主要原因在于駐波腔中激光增益介質內的空間燒孔效應，如要實現激光器的單縱模運轉，一般采用單向行波諧振腔等技術消除空間燒孔^[1,2]，需要用到旋光和偏振選擇器件并結合多鏡諧振腔，插損大，另外涉及較為復雜的諧振腔穩區設計和像散補償等因素，功率動態范圍受限，對其應用帶來一定程度的不便。短腔法結合窄帶反饋器件等技術盡管也能夠實現單縱模運轉，但由于空間燒孔效應沒有消除，增益的空間調制依然存在，隨著泵浦功率和增益的增加，多縱模運轉的情況仍然難以避免。因此，實現激光器單頻運轉的首選機制是消除空間燒孔效應。

空間燒孔效應是由于駐波腔內波腹和波節的光強不同，對增益介質內反轉粒子數提取不同所形成的。光強較弱處，增益介質內殘余的反轉粒子數較多，仍能對其他縱模提供較強的增益，從而形成多縱模運轉。

因此，保證激光對激光增益介質內的反轉粒子數的均勻提取，消除空間效應，是實現激光器單縱模運轉的重要手段。本發明提供一種基于增益介質位移消除空間燒孔的單頻激光器。

參考文獻

[1]鄭耀輝等，全固態高輸出功率單頻Nd:YVO₄/KTP激光器，中國激光，34(6)，739-742，2007.

[2]高功率內腔倍頻單頻激光器，公開號CN 104577695 A，公開日2015.04.29.

發明內容

本發明提供了一種基于增益介質空間位移的單頻激光器，本發明利用致動器件使激光增益介質在空間上沿通光方向不斷小幅移動，當激光增益介質的縱向行程大于半個激光波長時，激光增益介質內任意位置處所對應的激光駐波強度均能經歷波腹到波節的完整的周期變化過程，也即所經歷的光強平均值基本一致，其中的反轉粒子數也就得到了均勻的提取，從而消除空間燒孔效應，以簡單的駐波腔結構實現激光器的單頻運轉，詳見下文描述：

一種基于增益介質空間位移的單頻激光器，所述單頻激光器包括：

泵浦源發射激光增益介質吸收帶內的泵浦光，經耦合透鏡組聚焦后進入激光增益介質；激光增益介質吸收泵浦光、形成粒子數反轉，產生激光增益；

激光增益隨泵浦功率增大而提高，當激光增益大于激光全反鏡和激光輸出鏡構成的激光諧振腔的損耗時，腔內形成激光振蕩經激光輸出鏡輸出；

致動器件驅動所述激光增益介質沿通光方向不斷小幅移動，當激光增益介質的縱向行程大于半個激光波長時，激光增益介質內任意位置處所對應的激光駐波強度均能經歷波腹到波節的完整的周期變化過程，從而使其中的反轉粒子數得到均勻的提取，消除空間燒孔效應，以駐波腔結構實現激光器的單頻運轉。

其中，所述致動器件為壓電陶瓷。

優選地，所述激光增益介質晶體為：