[發明專利]一種準三能級激光器波長控制方法

有效

• 申請號: 202210024826.6
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114361919B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張寬收;姚子健;李淵驥;馮晉霞
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01S3/06
• 分類號: H01S3/06;H01S3/07;H01S3/08;H01S3/108
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

本發明涉及一種準三能級激光器波長控制方法，在單個諧振腔中放置兩塊或兩塊以上的激光晶體(晶體的基質和激活粒子的種類，以及激活粒子摻雜濃度可以相同，也可以不同)作為增益介質構建準三能級激光器。將幾束功率可獨立控制的泵浦光分別注入幾塊激光晶體，以控制每一塊晶體內的布居數反轉比例因子β。由于每一塊晶體與其它任意一塊晶體互為受激輻射器和激光放大器，因此整個激光系統的組合凈增益截面光譜是每一塊激光晶體的凈增益截面光譜的線性疊加。通過多參數調控，最終可實現組合凈增益截面光譜的峰值波長的精細調控，進而實現準三能級激光器輸出激光波長的精密控制。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，特別是涉及一種基于多棒諧振腔的準三能級激光器波長控制方法。

背景技術

準三能級全固態激光器是激光器的一個重要分類，相關的激光晶體種類豐富，輸出激光波段覆蓋廣泛，其中最常見的是摻雜Er、Tm、Ho等激活粒子的硼酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽等激光晶體，輸出激光波長基本位于1.4μm～3μm波段，對應人眼安全波段，光纖與大氣傳輸的低損耗傳輸窗口，銦鎵砷光電探測器的探測靈敏區，以及羥基磷石灰石的強吸收波段等，因此這類光源在量子光學和原子物理、光學探測器件、激光醫療、光纖通信、人眼安全激光測距等領域均有重要的應用需求。

原子俘獲、精密光譜、光纖通信等都需要對激光波長進行精密的調控。但是，由于基于晶體介質的準三能級激光系統的凈增益截面光譜的峰值波長會在激光工作參數改變時發生顯著的跳變，導致這類準三能級激光器的波長連續調節范圍極小且控制精度低。

因此，本領域亟需一種能夠連續調控準三能級激光器輸出波長的技術方案。

發明內容

本發明的目的是提供一種準三能級激光器波長控制方法，通過選用兩塊或兩塊以上的激光晶體作為增益介質，基于對所有激光晶體的組合凈增益截面的調控，實現對準三能級激光器輸出波長的連續精密控制，解決了現有技術中準三能級激光器的波長連續調節范圍極小且控制精度低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種準三能級激光器波長控制方法，所述方法包括：

獲取目標波長以及所需的調諧范圍；

選取受激輻射譜帶寬范圍涵蓋所述目標波長的晶體，得到若干個備選增益介質；所述若干個備選增益介質用于放置于激光器中；

對于每一備選增益介質，將不同晶體條件進行排列組合，得到每一備選增益介質對應的p種條件組合；每種條件組合包括：每個備選增益介質的溫度、每個備選增益介質的摻雜濃度、每種諧振腔腔鏡的鍍膜參數以及施加于每個備選增益介質的泵浦功率；

選取各備選增益介質對應的任一種條件組合進行組合，得到q個晶體組合條件；

計算在每一晶體組合條件下激光器的凈增益譜G_net(λ)，并確定所述激光器的凈增益譜G_net(λ)對應的激光波長，得到q個晶體組合條件下的q種激光波長；

搜索q種激光波長中與所述目標波長最接近的激光波長λ_i，并確定對應的晶體組合條件i；

更改所述晶體組合條件i中的“施加于每個備選增益介質的泵浦功率”這一條件，保持其余條件不變，構建激光波長λ_i與施加于每個備選增益介質的泵浦功率變化的對應變化數組；

將所述若干個備選增益介質放入激光器中，并根據所述對應變化數組調控施加于每個備選增益介質的泵浦功率，從而調控激光器輸出激光波長。

在一些實施例中，所述計算在每一晶體組合條件下激光器的凈增益譜G_net(λ)，并確定所述激光器的凈增益譜G_net(λ)對應的激光波長，得到q個晶體組合條件下的q種激光波長，具體包括：