[發明專利]半導體鈉信標激光器

有效

• 申請號: 202011012223.1
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112117634B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 李志永;趙莉莉;譚榮清;田俊濤;劉松陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H01S3/102
• 分類號: H01S3/102;H01S3/105;H01S3/109;H01S3/137;H01S3/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種半導體鈉信標激光器，包括：沿同一方向依次設置的外腔半導體激光器、光束扭轉系統、光學隔離器、聚焦鏡及諧振腔；所述諧振腔包括：第一平面鏡、第二平面鏡M2、第三平面鏡M3、第四平面鏡M4、凹面鏡M5、摻鎂周期極化鈮酸鋰晶體、晶體溫控爐、壓電陶瓷及法拉第濾波器，所述第一平面鏡、所述第二平面鏡M2、所述第三平面鏡M3與所述第四平面鏡M4之間的光線反射通道構成“8”字型諧振腔通道，所述法拉第濾波器包括：沿同一方向依次放置的第一偏振分光立方體、鈉蒸氣室、第二偏振分光立方體、半波片，所述法拉第濾波器還包括亥姆赫茲線圈，所述亥姆赫茲線圈環繞在所述鈉蒸氣室的側面。

技術領域

本公開涉及激光器技術及其應用領域，尤其涉及一種半導體鈉信標激光器。

背景技術

外腔技術和外延片刻蝕光柵技術的發展使得半導體激光器(Laser Diode，LD)在窄線寬、波長精密調控等方面取得了較大發展，目前已能夠實現平均功率為千瓦級，線寬為10GHz量級的高功率窄線寬LD，這使得LD有望成為下一代鈉信標激光源。目前，鈉信標激光器的主要技術方案包括：1，全固態激光和頻技術；2，光纖拉曼激光倍頻技術。這兩種方案均采用半導體激光泵浦激光晶體，再通過非線性晶體產生鈉信標激光。鈉信標激光可以與大氣電離層的鈉原子共振產生鈉信標，在遙感、航天和天文觀測等領域具有重要的應用價值。

然而，在現有技術中，由于固體激光器、光纖激光器等通常采用半導體激光器泵浦，從量子效率的角度來講，其過程為“2個高能量半導體激光光子泵浦增益介質產生2個低能量光子，再由2個低能量光子相位匹配，合成為1個高能量光子”。該物理過程引入的量子虧損大。

因此，在實現本公開構思的過程中，發明人發現，相關技術中至少存在如下問題：現有技術所采用的倍頻技術，量子轉換效率低，需要多級放大，技術難度高，且面臨激光器損傷的問題。

發明內容

有鑒于此，本公開提供了一種半導體鈉信標激光器。

本公開提供了一種半導體鈉信標激光器，包括：沿同一方向依次設置的外腔半導體激光器、光束扭轉系統、光學隔離器、聚焦鏡及諧振腔。

根據本公開的實施例，諧振腔，包括：第一平面鏡M1、第二平面鏡M2、第三平面鏡M3、第四平面鏡M4、凹面鏡M5、摻鎂周期極化鈮酸鋰晶體、晶體溫控爐、壓電陶瓷及法拉第濾波器，第一平面鏡M1、第二平面鏡M2、第三平面鏡M3與第四平面鏡M4之間的光線反射通道構成“8”字型諧振腔通道。

根據本公開的實施例，外腔半導體激光器包括：半導體激光器、快軸準直鏡、慢軸準直鏡、體布拉格光柵。

根據本公開的實施例，外腔半導體激光器用于輸出半導體基頻光。

根據本公開的實施例，光束扭轉系統用于使半導體基頻光的光束質量因子均勻化，得到均勻化的半導體基頻光。

根據本公開的實施例，光學隔離器用于將均勻化的半導體基頻光射入聚焦鏡，得到第一聚焦半導體基頻光與第二聚焦半導體基頻光，光學隔離器還用于阻斷半導體基頻光向外腔半導體激光器傳播的通道。

根據本公開的實施例，第一平面鏡M1用于將第一聚焦半導體基頻光射入到摻鎂周期極化鈮酸鋰晶體生成第一鈉信標激光。

根據本公開的實施例，第二平面鏡M2用于將第一鈉信標激光反射至第三平面鏡M3。

根據本公開的實施例，第三平面鏡M3用于將第二平面鏡M2反射的第一鈉信標激光反射進入法拉第濾波器。

根據本公開的實施例，法拉第濾波器用于將第一鈉信標激光進行穩頻處理生成第三鈉信標激光與第四鈉信標激光。

根據本公開的實施例，第四平面鏡M4用于將第三鈉信標激光反射到第一平面鏡M1，以便將第三鈉信標激光保留在“8”字型諧振腔通道中，第四鈉信標激光通過第四平面鏡M4輸出。