[發明專利]多波長非原子共振法拉第半導體激光器

有效

• 申請號: 202010927041.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112018590B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 陳景標;常鵬媛;羅斌;郭弘
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/104;H01S3/0941
• 代理公司: 北京君智知識產權代理事務所(普通合伙) 11305
• 代理人: 黃綠雯

1.多波長非原子共振法拉第半導體激光器，所述激光器包括依序設置在光路上的激光源、準直透鏡、法拉第原子濾光器和反射鏡（6），所述法拉第原子濾光器包括第一偏振分光棱鏡（3）、原子氣室（4）及向原子氣室（4）施加軸向靜磁場的永磁體（5）、第二偏振分光棱鏡（3a），所述第一偏振分光棱鏡（3）與第二偏振分光棱鏡（3a）的位置關系為正交；

其特征在于所述激光源包括第一激光光源（1）和第二激光光源（1a），第一激光光源（1）的出射光與第二激光光源（1a）的出射光是兩束垂直方向偏振的相干光束，所述準直透鏡包括第一準直透鏡（2）和第二準直透鏡（2a），第一準直透鏡（2）設置在第一激光光源（1）的出射光光路上，第二準直透鏡（2a）設置在第二激光光源（1a）的出射光光路上；

所述原子氣室（4）中含有第一堿金屬原子和第二堿金屬原子；所述第一堿金屬原子是銣原子，第二堿金屬原子是銫原子；

所述永磁體（5）向原子氣室（4）施加靜磁場，使得原子氣室（4）中的磁場強度在軸向方向上均勻分布且在徑向上非均勻分布，且第一激光光源（1）的出射光光路上的第一磁場強度對應所述法拉第原子濾光器的只包含一個非原子共振透射峰的第一波長透射譜所需的磁場強度，第二激光光源（1a）的出射光光路上的第二磁場強度對應所述法拉第原子濾光器的只包含一個非原子共振透射峰的第二波長透射譜所需的磁場強度；所述第一磁場強度是200-300高斯，第一透射譜對應的波長為780nm；第二磁場強度是900-1100高斯，第二透射譜對應的波長為852nm，原子氣室溫度為50-70℃；

第一激光光源（1）和第二激光光源（1a）發出的兩束垂直方向偏振光分別經過第一準直透鏡（2）和第二準直透鏡（2a）準直為第一平行光和第二平行光，所述平行光經過第一偏振分光棱鏡（3）后大部分透過、小部分被第一偏振分光棱鏡（3）反射輸出，透過第一偏振分光棱鏡（3）的第一偏振光入射原子氣室（4）后在第一磁場強度下被選頻得到第一頻率出射光，透過第二偏振分光棱鏡（3a）后被反射鏡（6）反射回第一激光光源（1）并在第一激光光源（1）的非出光端面與反射鏡（6）之間形成的諧振腔中振蕩、放大至超過激光器振蕩閾值，從第一偏振分光棱鏡（3）處輸出第一輸出光（8）；

同時，透過第一偏振分光棱鏡（3）的第二偏振光入射原子氣室（4）后在第二磁場強度下被選頻得到第二頻率出射光，透過第二偏振分光棱鏡（3a）后被反射鏡（6）反射回第二激光光源（1a）并在第二激光光源（1a）的非出光端面與反射鏡（6）之間形成的諧振腔中振蕩、放大至超過激光器振蕩閾值，從第一偏振分光棱鏡（3）處輸出第二輸出光（8a）。

2.根據權利要求1所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于所述激光源還包括第三激光光源（1b），第一激光光源（1）、第二激光光源（1a）與第三激光光源（1b）的出射光是三束垂直方向偏振的相干光束，第三準直透鏡（2b）設置在第三激光光源（1b）的出射光光路上，所述準直透鏡還包括第三準直透鏡（2b）；三束平行光分別通過第一偏振分光棱鏡（3）后到達原子氣室（4）；所述原子氣室（4）中含有第三堿金屬原子，且第三堿金屬原子不同于第一堿金屬原子或第二堿金屬原子；且第三激光光源（1b）的出射光光路上的第三磁場強度對應所述法拉第原子濾光器的只包含一個非原子共振透射峰的第三波長透射譜所需的磁場強度。

3.根據權利要求2所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于第三堿金屬原子是鉀原子。

4.根據權利要求1所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于所述原子氣室（4）中充緩沖氣體。

5.根據權利要求4所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于所述緩沖氣體選自氬氣、氙氣或氦氣。

6.根據權利要求1或2所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于第一激光光源（1）、第二激光光源（1a）和第三激光光源（1b）的輸出光端面鍍增透膜。

7.根據權利要求1所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于在反射鏡（6）上設置壓電陶瓷（7），通過壓電陶瓷（7）調節所述諧振腔的腔長。

8.根據權利要求1或2所述的多波長非原子共振法拉第半導體激光器，其特征在于通過改變所述激光光源的放置位置使發出的激光光束含少量水平方向的偏振光，當激光振蕩達到閾值時，最終從第一偏振分光棱鏡（3）處得到輸出光。