[發明專利]一種基于電光晶體軸錐的可調諧空心激光器

在審

• 申請號: 202111654083.2
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114336241A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 呂彥飛;魏飛飛;夏菁;劉會龍;賈夢涵;杜振華;張倩
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/094
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明公開了一種基于電光晶體軸錐的可調諧空心激光器，包括光纖耦合半導體激光陣列，以及依次設置在所述光纖耦合半導體激光陣列的輸出光路上的空心耦合光學系統、軸錐增益介質、第二凸透鏡、正電極、正電光晶體軸錐、負電光晶體軸錐和負電極；所述軸錐增益介質的正母線面和所述正電光晶體軸錐的母線面構成環形運轉空心激光器的諧振腔，所述軸錐增益介質為所述諧振腔的輸入鏡，所述正電光晶體軸錐為所述諧振腔的輸出鏡；通過調整所述正電極和所述負電極兩端的電壓來調整激光通過所述正電光軸錐的光程，進而改變激光波長的透過率，使激光波長實現精密調諧。

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，特別是涉及一種基于電光晶體軸錐的可調諧空心激光器。

背景技術

人們已經利用不同的方法，例如幾何光學法、光學全息法和計算全息法等研制出了各種光強分布的非高斯光束，如反高斯光束、艾里光束和貝塞爾光束等，其應用領域也不斷擴展。比較典型的是空心光束，通常空心光束的偏振態為均勻偏振，例如線偏振，圓偏振或橢圓偏振等。然而，非均勻偏振光束在很多領域都有重要應用，例如，在相同的條件下進行激光切割，非均勻偏振光比均勻偏振激光具有更高的能量吸收效率，可以提高2-4倍的加工效率。產生非均勻偏振光束典型的方法是利用模相干疊加或利用光學元件進行光束偏振態變換從而獲得不同類型的非均勻偏振光束。例如利用模相干疊加、激光諧振腔外放置空間漸變的相位延遲器可將均勻的偏振光轉換為非均勻偏振光。隨著系統微型化發展，微光學器件越來越多地用于產生非均勻偏振光，例如亞波長金屬光柵，因為這種光柵具有雙折射特性，可產生位相延遲，槽周期及方向隨著位置變化而變化，可將入射的圓偏振光轉換為徑向偏振光。上述方法是把已知的均勻偏振態變換成非均勻偏振態，在轉換過程中需要使用偏振選擇元件，嚴重影響了非均勻偏振光束的轉換效率和偏振純度。

隨著空心光束研究與應用的進展，人們在激光諧振腔內插入偏振選擇元件通過模式選擇使激光束以特定偏振態振蕩并從諧振腔輸出到腔外。例如，利用腔內插入q-plate產生任意可調偏振態的旋轉對稱偏振光束；利用腔內插入特殊光學元件，輸出旋轉對稱偏振激光的光纖激光。近年來，光子晶體光柵由于具有很強的偏振選擇能力，已經成為一種理想的腔內偏振選擇元件來實現非均勻偏振光束，如利用光子晶體光柵作為輸出耦合鏡在固體激光器中實現了旋轉對稱偏振光束輸出。在腔內插入軸向雙折射或軸向雙色器件以及衍射光學元件或偏振選擇的終端鏡像設備也可實現非均勻偏振光束。但上述方法在腔內插入的偏振選擇器件往往需要嚴格的對準、對腔內光束要求高以及對工作物質的熱透鏡效應非常敏感，很難獲得高的轉換效率和理想的偏振純度。而大暗斑、高光強對比度和高偏振純度的光束在微觀粒子的光學操控、光信息處理和材料科學等領域具有重要的應用。另外，通過激光諧振腔模式選擇獲得的光束具有激光的全部特性，因此該光束明顯優于傳統被動方法產生的空心光束，從而使其在被動成像、光學測距和隱身控制等領域具有廣泛的應用前景。目前，激光束不僅較大暗斑尺寸，而且光束光強對比度高，這對于研究玻色-愛因斯坦凝聚等自身的統計物理性質和動力學行為非常重要。然而，目前的技術中泵浦光束均不能聚焦成空心焦環，因而激活介質也不能形成空心增益。此外，空心激光波長也不能精密調諧，嚴重影響了空心激光的應用。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于電光晶體軸錐的可調諧空心激光器。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于電光晶體軸錐的可調諧空心激光器，包括光纖耦合半導體激光陣列，以及依次設置在所述光纖耦合半導體激光陣列的輸出光路上的空心耦合光學系統、軸錐增益介質、第二凸透鏡、正電極、正電光晶體軸錐、負電光晶體軸錐和負電極；所述軸錐增益介質的正母線面和所述正電光晶體軸錐的母線面構成環形運轉空心激光器的諧振腔，所述軸錐增益介質為所述諧振腔的輸入鏡，所述正電光晶體軸錐為所述諧振腔的輸出鏡；通過調整所述正電極和所述負電極兩端的電壓來調整激光通過所述正電光軸錐的光程。

可選地，所述空心耦合光學系統包括平凸透鏡、擴束軸錐和第一凸透鏡。