[發明專利]一種混沌脈沖激光器

有效

• 申請號: 202110721186.X
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113644535B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 沈振民;尚衛東;鄭永超;張景毫;楊頌;李同
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/106
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

1.一種混沌脈沖激光器，其特征在于包括脈沖驅動源(1)、溫度控制器(2)、1064nm激光二極管(3)、光束整形器件(4)和光學反饋腔；

脈沖驅動源(1)，用于輸出方波脈沖調制電流；

1064nm激光二極管(3)，在方波脈沖調制電流激勵下產生1064nm的脈沖激光，記為第一脈沖激光，接收光學反饋腔返回的脈沖激光，記為第二脈沖激光，第二脈沖激光對第一脈沖激光形成干擾，從而產生1064nm混沌脈沖激光；

溫度控制器(2)，用于控制1064nm激光二極管(3)溫度處于預設范圍內；

光束整形器件(4)，將1064nm激光二極管(3)輸出的第一脈沖激光整形并準直輸出；接收光學反饋腔反饋的第二脈沖激光輸出給1064nm激光二極管(3)；

光學反饋腔，用于將第一脈沖激光沿原路反射，得到第二脈沖激光；

所述光學反饋腔包括可旋轉半波片(5)、偏振分光棱鏡(6)、全反射鏡(7)；

可旋轉半波片(5)、偏振分光棱鏡(6)和全反射鏡(7)依次放置于光束整形器件(4)輸出光束的光路上，從光束整形器件(4)輸出的脈沖激光經過可旋轉半波片(5)，進入偏振分光棱鏡(6)，偏振分光棱鏡(6)對該光束進行透射和反射，其中反射光進入全反射鏡(7)，由全反射鏡(7)全反射的脈沖激光反饋回來，再經過偏振分光棱鏡(6)、可旋轉半波片(5)返回至光束整形器件(4)；

可旋轉半波片(5)，用于控制偏振分光棱鏡(6)透射光和反射光的強度比例，通過精細調節可旋轉半波片(5)，控制透射光和反射光的強度比例在某一范圍內，從而使得1064nm激光二極管(3)產生1064nm混沌脈沖激光的輸出。

2.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于還包括混沌脈沖激光放大器，所述混沌脈沖激光放大器包括光隔離器(8)、帶有LD陣列的Nd:YAG增益介質(9)；

光隔離器(8)、帶有LD陣列的Nd:YAG增益介質(9)依次放置于偏振分光棱鏡(6)透射輸出光束的光路上，從偏振分光棱鏡(6)透射輸出的1064nm混沌脈沖激光通過光隔離器(8)、進入Nd:YAG增益介質(9)實現對混沌脈沖激光功率的放大，實現高功率1064nm混沌脈沖激光的輸出；

光隔離器(8)，用于隔離進入Nd:YAG增益介質(9)中激光光束的返回，增益介質(9)用于實現混沌脈沖激光功率的放大。

3.根據權利要求2所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于還包括倍頻晶體(10)；

倍頻晶體(10)放置于增益介質(9)輸出光束的光路上，將1064nm的混沌脈沖激光轉為532nm的混沌脈沖激光。

4.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于所述方波脈沖調制電流強度以激光二極管的閾值電流作為參考，是激光二極管的閾值電流的1.2～2.5倍，頻率不高于20MHz，占空比為40％～60％。

5.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于所述偏振分光棱鏡(6)消光比大于等于1000:1。

6.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于1064nm激光二極管(3)激光輸出端口位于光束整形器件(4)的焦點上。

7.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于偏振分光棱鏡(6)和全反射鏡(7)的間距設置為10～50mm。

8.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于所述方波脈沖調制電流的脈沖周期小于等于1064nm激光二極管(3)輸出的脈沖激光光束經過光束整形器件(4)和光學反饋腔反饋回來，再次到達1064nm激光二極管(3)的延遲時間。

9.根據權利要求1所述的一種混沌脈沖激光器，其特征在于所述旋轉半波片的調節方法如下：

S1、將光電探測器放置在偏振分光棱鏡的前側，即激光輸出方向，光電探測器的輸出端連接示波器，示波器用于觀察輸出激光的時域波形；

S2、通過旋轉半波片，使反饋強度為0，通過示波器觀察到的是第一脈沖激光；

S3、朝某一方向精細調節半波片，使反饋強度逐步增加，當反饋強度慢慢增加到某一強度時，從示波器上看到原本平滑的方波脈沖頂端將產生類似噪聲的抖動，進入步驟S4；

S4、然后在此反饋強度的小范圍內精細地調節半波片，尋找出抖動幅度最大的位置，此時輸出的即為最大功率的“宏脈沖”混沌激光。